DE102018115575A1 - Verfahren, Treiberschaltung und System zur Synchronisation eines Schaltsignals - Google Patents

Verfahren, Treiberschaltung und System zur Synchronisation eines Schaltsignals Download PDF

Info

Publication number
DE102018115575A1
DE102018115575A1 DE102018115575.1A DE102018115575A DE102018115575A1 DE 102018115575 A1 DE102018115575 A1 DE 102018115575A1 DE 102018115575 A DE102018115575 A DE 102018115575A DE 102018115575 A1 DE102018115575 A1 DE 102018115575A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
signal
frequency
command
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018115575.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Jens Barrenscheen
Matthias Bogus
Christian Heiling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of DE102018115575A1 publication Critical patent/DE102018115575A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/04—Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom
    • G06F1/08—Clock generators with changeable or programmable clock frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/28—Controlling the motor by varying the switching frequency of switches connected to a DC supply and the motor phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren: Erzeugen eines Taktsignals; Erzeugen eines Schaltsignals auf der Basis des Taktsignals; Erzeugen eines Synchronisationssignals mit einem Flankenübergang entsprechend einer vorherbestimmten Phase des Schaltsignals; Übertragen des Synchronisationssignals an eine Master-Steuerung; Empfangen eines Frequenzeinstellbefehls von der Master-Steuerung auf der Basis des übertragenen Synchronisationssignals; und Einstellen einer Frequenz des Taktsignals auf der Basis des Frequenzeinstellbefehls.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft allgemein elektronische Schaltungen und Systeme, insbesondere ein System und ein Verfahren zur Synchronisation von Schaltsignalen.
  • HINTERGRUND
  • Treiberschaltungen können verwendet werden, um Vorrichtungen zu steuern, die Energie erzeugen, wie Schaltermodus-Energieversorgungen, und können verwendet werden, um Vorrichtungen zu steuern, die Energie verbrauchen, wie Motoren. Ein Motortreiber kann eine Steuerung aufweisen, die ein pulsbreitenmoduliertes Signal erzeugt, das verwendet wird, um Antriebssignale für Treiberschalter für verschiedenen Phasen eines Motors zu erzeugen. Das pulsbreitenmodulierte Signal kann die Antriebsparameter für den Motor spezifizieren. Das pulsbreitenmodulierte Signal kann teilweise auf der Basis eines internen Oszillators einer Komponente erzeugt werden. Diese Anordnung ist geeignet, wo ein Motor die Steuerung vornimmt.
  • In Anwendungen, die eine Redundanz von Motoren oder Motorwicklungen einsetzen, wo mehrere pulsbreitenmodulierte Signale verwendet werden, um die Antriebsparameter für die redundanten Wicklungen oder Motoren zu spezifizieren, können, wenn die pulsbreitenmodulierten Signale nicht synchronisiert werden, eine Drehmomentwelligkeit, Vibrationen, ein Geräusch, Rauigkeit oder dgl. entstehen. In einigen Fällen können die internen Oszillatoren mehrerer Antriebskomponenten, auf denen ein pulsbreitenmoduliertes Signal basiert, Herstellungstoleranzen aufweisen, die bewirken können, dass zwei verschiedene Oszillatoren verschiedene Frequenzen aufweisen.
  • Ein Weg zur Synchronisation der internen Zeitsteuerung von Modulen und Funktionen ist erforderlich, so dass die entsprechenden pulsbreitenmodulierten Signale auch synchronisiert werden, um die Steuerung redundanter Motorsysteme zu synchronisieren.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, eine Treiberschaltung, wie in Anspruch 12 definiert, und ein System, wie in Anspruch 18 definiert, werden vorgesehen. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren: Erzeugen eines Taktsignals; Erzeugen eines Schaltsignals auf der Basis des Taktsignals; Erzeugen eines Synchronisationssignals mit einem Flankenübergang entsprechend einer vorherbestimmten Phase des Schaltsignals; Übertragen des Synchronisationssignals an eine Master-Steuerung; Empfangen eines Frequenzeinstellbefehls von der Master-Steuerung auf der Basis des übertragenen Synchronisationssignals; und Einstellen einer Frequenz des Taktsignals auf der Basis des Frequenzeinstellbefehls.
  • Figurenliste
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der Vorteile davon wird nun auf die folgenden Beschreibungen Bezug genommen, die in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen zu sehen sind, in denen:
    • 1 ein Blockbild eines Beispiels eines Motorsteuersystems veranschaulicht;
    • 2 ein Blockbild einer Ausführungsform eines Motorantriebssystems veranschaulicht;
    • 3A eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform eines Motorantriebssystems veranschaulicht, und 3B ein Wellenformdiagramm veranschaulicht, das den Betrieb des Motorantriebssystems von 3A veranschaulicht;
    • 4A bis 4E Blockbilder und entsprechende Wellenformdiagramme von Ausführungsformen von Master-Zeitsteuerungseinheiten veranschaulichen;
    • 5A und 5B Blockbilder von Ausführungsformen von Plausibilitätsprüfverfahren veranschaulichen;
    • 6A, 6B und 7 Ausführungsformen von Motorsteuerschaltungen veranschaulichen;
    • 8 eine Ausführungsform eines lokalen Taktgenerators veranschaulicht;
    • 9 eine integrierte Schaltung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht; und
    • 10 ein Verarbeitungssystem veranschaulicht, das verwendet werden kann, um Ausführungsformen von Steuerschaltungen zu implementieren.
  • Entsprechende Zahlen und Symbole in verschiedenen Figuren beziehen sich allgemein auf entsprechende Teile, wenn nichts anderes angegeben ist. Die Figuren sind gezeichnet, um die relevanten Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen zu veranschaulichen, und sind nicht unbedingt maßstabgetreu. Um bestimmte Ausführungsformen klarer zu veranschaulichen, kann ein Buchstabe, der Variationen derselben Struktur, desselben Materials oder desselben Verfahrensschritts anzeigt, einer Figurenzahl folgen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die Herstellung und Verwendung der vorliegend bevorzugten Ausführungsformen werden nachstehend detailliert diskutiert. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfinderische Konzepte vorsieht, die in verschiedensten spezifischen Kontexten verkörpert werden können. Die spezifischen diskutierten Ausführungsformen dienen nur der Veranschaulichung spezifischer Wege zur Herstellung und Verwendung der Erfindung, und schränken den Umfang der Erfindung nicht ein.
  • Die vorliegende Erfindung wird mit Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext, ein System und ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines Motors beschrieben. Die Erfindung kann auch auf andere Schaltungen angewendet werden, die synchronisierte Takte als solche verwenden.
  • In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden PWM-Motorsteuersignale einer Vielzahl von Motoren durch eine Master-Steuerung synchronisiert, indem von Slave-Motorsteuerungen erzeugte Synchronisationssignale überwacht werden, und indem die Frequenz eines lokalen Takts in den Slave-Motorsteuerungen eingestellt wird. Die Steuerung der lokalen Taktfrequenzen kann unabhängig von der Steuerung der PWM-Motorsteuersignale vorgenommen werden. Die Master-Steuerung und jede Slave-Motorsteuerung können unabhängig eine Plausibilitätsprüfung an dem Betrieb des Motorsteuersystems vornehmen und den Motor im Fall eines detektierten Systemausfalls ausschalten. Beispielsweise kann die Slave-Steuerung einen Systemausfall abfühlen, wenn ein erwartetes Befehlssignal nicht innerhalb einer vorherbestimmten Zeitspanne empfangen wird. Ähnlich kann die Master-Steuerung einen Systemausfall abfühlen, wenn ein Synchronisationssignal von der Slave-Motorsteuerung nicht innerhalb einer vorherbestimmten Zeitspanne empfangen wird. Wenn entweder die Master-Steuerung oder die Slave-Motorsteuerung bestimmt, dass ein Systemausfall eingetreten ist, kann die Master-Steuerung oder die Slave-Motorsteuerung den Motor ausschalten. In einigen Ausführungsformen führt die Synchronisation der PWM-Motorsteuersignale vorteilhaft zu nicht-überlappenden Treibströmen für mehrere Motoren.
  • In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Zeitsteuerung anderer Schaltungen und Systeme mit der Zeitsteuerung der PWM-Motorsteuersignale synchronisiert werden. Solche Schaltungen und Systeme können beispielsweise Messeinheiten aufweisen, die ausgelegt sind, die Rotorposition des Motors, die GS-Zwischenkreisspannung oder Motorströme zu messen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Fähigkeit zur Synchronisation von Messungen die Fähigkeit liefern, Messfehler aufgrund von Phasenverschiebungen zwischen den gemessenen Werten zu reduzieren oder zu minimieren, und/oder das Auftreten ungültiger Messungen zu reduzieren. Solche Messeinheiten können in der Slave-Motorsteuerung, der Master-Steuerung angeordnet sein oder können in anderen Abschnitten des Systems aufgeteilt sein. In einigen Ausführungsformen kann der Betrieb der Messeinheiten direkt von der Master-Vorrichtung, der Slave-Vorrichtung oder einer Kombination der Master-Vorrichtung und der Slave-Vorrichtung gesteuert werden.
  • 1 veranschaulicht ein Beispiel einer dreiphasigen Motorantriebssteuerung-Schaltung 100. Die Schaltung 100 kann beispielsweise verwendet werden, um ein elektronisches Servolenkungssystem in einem Auto zu betreiben. Die Schaltung 100 weist einige Module auf, umfassend einen Versorgungs-IC 101, eine Steuerung 102, eine Vortreiber-IC 103 und elektronische Leistungsschalter 105, wie Feldeffekttransistoren (FETs). Leistungsschalter 105 sind die High Side- und Low Side-Schalter zur Steuerung der Phase-für-Phase-Leistung für den dreiphasigen Motor 104, mit einem High Side- und einem Low Side-Schalter für jede Phase. Die Vortreiber-IC 103 weist darin einige Logikblöcke auf, wie einen digitalen Kernblock, der eine Serial Peripheral Interface- (SPI-) Busschnittstelle, Eingangssteuerlogik und Diagnosefunktionen enthält. Ein Stromabfühlblock liefert Rückkopplungsinformationen von dem Motor durch die Vortreiber-IC 103 und zurück zur Steuerung 102. Auslegungsregister ermöglichen eine Auslegung auslegbarer Einstellungen in den Vortreiber-IC 103. Der digitale Kern erzeugt zwei PWM-Signale (für den High Side- und Low Side-Schalter) für jede der drei Phasen, insgesamt sechs PWM-Schaltsignale, die durch drei Halbbrückentreiber geliefert werden, einen High Side- (HS-) und einen Low Side- („LS“-) Treiber für jeden Halbbrückentreiber. Gewöhnliche Fachleute verstehen, dass andere Verbindungen und Funktionen innerhalb des Diagramms von 1 existieren können.
  • In der Schaltung 100 sieht die Steuerung 102 eine Motorsteuerung über pulsbreitenmodulierte Signale PWM_H und PWM_L für jede Phase des Motors auf der Basis einer Rückkopplung von der Stromabfühlschaltung 107 des Vortreiber-IC 103 vor. Die Steuerung 102 kann auch als Bus-Master für den SPI-Bus arbeiten. In einem Betrieb empfängt die Steuerung 102 einen Eingang, der eine gewünschte Geschwindigkeit und Richtung bestimmt, um den Motor 104 zu betreiben. Der Eingang, auf dem die PWM-Signale basieren, kann beispielsweise eine Eingangsmitteilungssteuerung 102 sein, um den Motor zu beschleunigen, den Motor abzubremsen, den Motor zu stoppen, die Richtung des Motors umzukehren, die Geschwindigkeit des Motors auf eine bestimmte Geschwindigkeit und Richtung einzustellen usw. Beispielsweise kann in dem System von 1 der Eingang aus einem Positionssensor an einer Lenkradsäule bestimmt werden. PWM-Signale werden von der Steuerung 102 auf der Basis des Eingangs und auf der Basis der aktuellen Bedingung und des Zustands des Motors erzeugt, wobei die PWM-Signale erzeugt werden, um den Zustand des Motors von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand zu ändern, wobei der zweite Zustand ein Zustand ist, der näher bei einem Zielzustand des Motors liegt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist die Erzeugung der PWM_L- und PWM_H-Signale auch von der Rotorposition des Motors abhängig. Demgemäß ist ein Rotorpositionssensor 112 mit dem Motor gekoppelt und liefert Informationen über die tatsächliche Rotorposition des Motors an die Steuerung 102.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können die Motorantriebssysteme an das Treiben von zwei oder mehr Motoren angepasst werden. Beispielsweise ist es in einem Auto-Servolenksystem üblich, mehr als einen Motor zu verwenden, um eine Redundanz im Fall eines Ausfalls eines der Motoren vorzusehen. In einigen Anwendungen arbeiten Motoren gleichzeitig, um die Lenkung des Autos zu unterstützen. Die Stärken der Motoren können beispielsweise ausgelegt sein, um zusammenzuarbeiten. In einigen Ausführungsformen ist jeder Motor in der Lage, ungefähr 70 % der gesamten Leistung zu liefern, die notwendig ist, um das Auto zu lenken. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die pulsbreitenmodulierten Signale, die zum Treiben jedes der Motoren verwendet werden, miteinander synchronisiert. In einigen Fällen sind diese PWM-Signale derart synchronisiert, dass Strom zu einer Zeit an einen Motor geliefert wird, um den Spitzenstrom, der von den HS- und den LS-Treibern geliefert wird, und die maximale Stromwelligkeit, die den HS- und LS-Treibern zugeführt wird, zu verhindern oder zu reduzieren.
  • 2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Motorantriebssystems 200, bei dem eine einzelne Master-Steuerung 214 verwendet wird, um die Slave-Motortreiber 202 und 208 zu synchronisieren. Durch die Synchronisation der Slave-Motortreiber 202 und 208 in einer Weise, die Strom an die Motoren 206 und 212 in einer wechselnden Weise zuführt, kann eine gemeinsame Energieversorgung 216 verwendet werden. Durch die Verwendung einer gemeinsamen Energieversorgung, um GS-Strom an zwei Motoren zu liefern, in denen Strom in wechselnder Weise getrieben wird, kann die maximale Versorgungsstromwelligkeit minimiert werden. Als solches kann das Motorantriebssystem 200 ausgelegt sein, Energie zu liefern und mehrere Motoren in einer raumeffizienten und kosteneffizienten Weise zu steuern. Raum- und Kosteneffizienzen können unter Verwendung einer einzelnen gemeinsamen Energieversorgung 216 und durch die Aufteilung verschiedener Steuerfunktionen für beide Motoren innerhalb der Maser-Vorrichtung 214 erzielt werden. Wie gezeigt, weist die Ausführungsform des Motorantriebssystems 200 die Master-Vorrichtung 214 auf, welche die Slave-Motortreiber 202 und 208 steuert. Jeder der Slave-Motortreiber 202 und 208 liefert PWM-Signale PWM1 und PWM2 an jeweilige Umrichterschaltungen 204 und 210. Jede der Umrichterschaltungen 204 und 210 kann beispielsweise drei Halbbrückenschaltungen aufweisen, die verwendet werden, um Energie und eine Steuerung für die Motoren 206 und 212 zu liefern. Demgemäß können die Umrichterschaltungen 204 und 210 auch als Schaltungskreise bezeichnet werden. Energie für die jeweiligen Umrichter 204 und 210 wird unter Verwendung eines GS-Leistungsbusses DCLINK1, der einen Strom imotor1 an den Motor 206 liefert, und eines GS-Leistungsbusses DCLINK2, der einen Strom imotor2 an den Motor 212 liefert, zugeführt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen messen die Rotorpositionssensoren 222 und 226 die Rotorposition der Motoren 206 bzw. 212, und liefern die Positionsmessungen an die Master-Vorrichtung 214. In einigen Ausführungsformen liefern die Rotorpositionssensoren 222 und 226 ein analoges Signal, wie einen Strom oder eine Spannung, welche die Rotorpositionen der Motoren 206 und 212 anzeigen, und die Master-Vorrichtung 214 tastet diese analogen Signale ab. Alternativ dazu liefern die Rotorpositionssensoren 222 und 226 ein digitales Signal, das für die Rotorpositionen der Motoren 206 und 212 repräsentativ ist, und das lokal innerhalb der Rotorpositionssensoren 222 und 226 abgetastet wird. Ähnlich sind Stromsensoren 224 und 228 ausgelegt, den Antriebsstrom zu messen, der an die Motoren 206 bzw. 212 geliefert wird. In einigen Ausführungsformen liefern die Stromsensoren 224 und 228 ein analoges Signal, wie einen Strom oder eine Spannung, welche den Antriebsstrom anzeigen, der an die Motoren 206 und 212 geliefert wird, und die Master-Vorrichtung 214 tastet diese analogen Signale ab. Alternativ dazu liefern die Stromsensoren 224 und 228 ein digitales Signal, das für den Antriebsstrom repräsentativ ist, der an die Motoren 206 und 212 geliefert wird, und das lokal innerhalb der Stromsensoren 224 und 228 und/oder innerhalb des Umrichters 204 abgetastet wird. In lokal abgetasteten Ausführungsformen kann eine analoge Messung an die Umrichter 204 und 210 oder an die Slave-Vorrichtungen 202 und 208 geliefert werden und abgetastet und in die digitale Domäne innerhalb des jeweiligen Umrichters 204 und 210 oder der Slave-Vorrichtung 202 und 208 konvertiert werden. Die erhaltene digitale Messung wird dann an die Master-Vorrichtung 214 über die Schnittstellenbusse COMM1 und COMM2 übertragen, die mit den Slave-Vorrichtungen 202 bzw. 208 gekoppelt sind. Die Rotorpositionssensoren 222 und 226 können unter Verwendung von Rotorpositions-Abfühlschaltungen und Systemen implementiert werden, die bekannt sind. Ähnlich können die Stromsensoren 224 und 228 unter Verwendung von einer Stromsensorschaltung und Systemen implementiert werden, die bekannt sind.
  • Während des Betriebs synchronisiert die Master-Vorrichtung 214 PWM-Signale PWM1 und PWM2, die von den Slave-Motortreibern 202 und 208 erzeugt werden, indem jeweilige Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 überwacht werden, die von den Slave-Motortreibern 202 bzw. 208 erzeugt werden. Jedes der Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 wird mit einer vorherbestimmten Phasenbeziehung zu dem PWM-Zyklus abgeleitet. Die Master-Vorrichtung 214 empfängt die Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 und bewirkt, dass die Slave-Motortreiber 202 und 208 die Frequenz lokaler Taktgeneratoren einstellt, bis die Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 in einer gewünschten Phasenbeziehung mit einem gemeinsamen Taktsignal sind. In einigen Ausführungsformen kann eine Flanke eines SYNC-Signals mit einer definierten Phasenbeziehung zu den PWM-Signalen erzeugt werden, während die andere Flanke des SYNC-Signals von einem anderen Ereignis abgeleitet werden kann. Ein solches Ereignis kann in einer Beziehung zu einer Messfunktion stehen, die innerhalb der Slave-Vorrichtung angeordnet ist, z.B. wird die Flanke erzeugt, wenn eine von dem Stromsensor 224 oder 228 gelieferte Phasenstrommessung beendet wurde. In einigen Ausführungsformen liefert die Master-Vorrichtung 214 diese Takteinstellsignale über den Kommunikationsbus COMM1 an den Slave-Motortreiber 202 und über den Kommunikationsbus COMM2 an den Slave-Motortreiber 208.
  • In einigen Ausführungsformen können die Zeitsteuerung und/oder Abtastung von Rotorpositionsmessungen, die von den Rotorpositionssensoren 222 und 226 vorgenommen werden, und/oder Strommessungen, die von den Stromsensoren 224 und 228 vorgenommen werden, in Bezug auf die Zeitsteuerung der PWM-Signale PWM1 und PWM2 und/oder die Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 festgelegt werden. Beispielsweise kann die Messung und/oder Abtastung der Rotorpositionssensoren 222 und 226 und Stromsensoren 224 und 228 mit einer festgelegten Versetzung in Bezug auf die Anstieg- oder Abfallflanke der Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 auftreten. In einigen Ausführungsformen kann die relative Zeitsteuerung zwischen der Messung und/oder Abtastung der Rotorpositionssensoren 222 und 226 und Stromsensoren 224 und 228 derart eingestellt werden, dass eine Strommessung zur im Wesentlichen gleichen Zeit auftritt wie eine entsprechende Rotorpositionsmessung. Die relative Zeitsteuerung zwischen der Messung und/oder Abtastung der Rotorpositionssensoren 222 und 226 und Stromsensoren 224 und 228 kann eingestellt werden, indem die Verzögerungswege von Signalen eingestellt werden, die den anwendbaren Mess- oder Abtastvorgang auslösen.
  • Zusätzlich zur Synchronisation lokaler Takte an den Slave-Motortreibern 202 und 208 sendet die Master-Vorrichtung 214 auch PWM-Auslegungssteuersignale an die Slave-Motortreiber 202 und 208. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Bestimmung der PWM-Auslegungssteuersignale und die Synchronisation der lokalen Takte der Slave-Motortreiber 202 und 208 unabhängig ausgeführt, wodurch die Steuerungsaufgaben der Schaltungen der Master-Vorrichtung 214 vereinfacht werden. In einigen Ausführungsformen nimmt jede/r von der Master-Vorrichtung 214 und den Slave-Motortreibern 202 und 208 eine unabhängige Plausibilitätsprüfung des aktuellen Status des Motorantriebssystems 200 vor. Beispielsweise kann der Slave-Motortreiber 202 ausgelegt sein, Steuersignale zu überwachen, die über den Kommunikationsbus COMM1 empfangen werden, und der Slave-Motortreiber 208 kann ausgelegt sein, Steuersignale zu überwachen, die über den Kommunikationsbus COMM2 empfangen werden. Wenn Steuersignale nicht innerhalb einer vorherbestimmten Zeitdauer empfangen werden, ist der jeweilige Slave-Motortreiber 202 oder 208 ausgelegt, seine jeweiligen PWM-Signale PWM1 und PWM2 zu deaktivieren, wodurch die jeweiligen Motoren 206 und 212 ausgeschaltet werden. In einigen Ausführungsformen können die Slave-Motortreiber 202 und 208 ausgelegt sein, den Empfang bestimmter Typen von Steuerwörtern zu überwachen, die über die Kommunikationsbusse COMM1 und COMM2 geliefert werden. Wenn beispielsweise die Slave-Motortreiber 202 und 208 keinen Frequenzeinstellbefehl innerhalb einer vorherbestimmten Zeitspanne empfangen, werden die PWM-Signale PWM1 und PWM2 ausgeschaltet. Alternativ dazu können anderen Typen von Steuersignalen überwacht werden.
  • Ähnlich nimmt die Master-Vorrichtung 214 auch ihre eigene Plausibilitätsprüfung auf der Basis des Empfangs der Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 vor, die von den Slave-Motortreibern 202 und 208 empfangen werden. Wenn die Master-Vorrichtung beispielsweise nicht ein oder mehrere Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 innerhalb einer vorherbestimmten Zeitspanne empfängt, kann die Master-Vorrichtung 214 das Motorantriebssystem 200 ausschalten. Die Master-Vorrichtung 214 kann das Motorantriebssystem 200 ausschalten, indem die gemeinsame Energieversorgung 216 gesperrt wird, indem die Umrichter 204 oder 210 gesperrt werden, oder durch eine Kombination davon. In alternativen Ausführungsformen kann die Master-Vorrichtung 214 die Motoren 206 und 212 unter Verwendung anderer Verfahren deaktivieren. In weiteren alternativen Ausführungsformen können die Slave-Motortreiber 202 und 208 ausgelegt sein, getrennte Wicklungen an einem einzelnen Motor zu steuern.
  • Es ist klar, dass jede/r von der Master-Vorrichtung 214 und den Slave-Motortreibern 202 und 208 ausgelegt ist, ihre/seine eigene individuelle Plausibilitätsprüfung unabhängig voneinander vorzunehmen, und ausgelegt ist, Abschnitte des Motorsystems unter ihrer/seiner Steuerung auf unabhängige Weise auszuschalten. Demgemäß kann das Motorsystem 200 rasch und effizient im Fall eines Notfalls oder Systemausfalls ausgeschaltet werden.
  • 3A veranschaulicht eine detailliertere Ansicht des Motorsystems 300, die verschiedene anwendbare Details der Master-Vorrichtung 214 und der Slave-Motortreiber 202 und 208 umfasst. In einigen Ausführungsformen kann das Motorsystem 300 verwendet werden, um das in 2 gezeigte Motorsystem 200 zu implementieren. Wie gezeigt, umfasst die Master-Vorrichtung 214 einen Master-Taktgenerator 310, eine Master-Zeitsteuerungseinheit 312 und eine Plausibilitätsprüfschaltung 314. Jeder von den Slave-Motortreibern 202 und 208 umfasst einen lokalen Taktgenerator 304, einen PWM-Generator 306 und eine Plausibilitätsprüfschaltung 302. Während des Betriebs erzeugt der Master-Taktgenerator 310 ein Referenztaktsignal REFCLK, das auch als Referenzzeitsignal bezeichnet werden kann. Die Master-Zeitsteuerungseinheit 312 vergleicht die Phase des Referenztaktsignals REFCLK mit den empfangenen Synchronisationssignalen SYNC1 und SYNC2, die von den Slave-Motortreibern 202 und 208 übertragen werden. Auf der Basis des von der Master-Zeitsteuerungseinheit 312 vorgenommenen Vergleichs werden Steuersignale CTL1 und CTL2 an den lokalen Takt 304 der Slave-Motortreiber 202 und 208 gesendet. Diese Steuersignale CTL1 und CTL2 können über die in 2 gezeigten Kommunikationsbusse COMM1 und COMM2 gesendet werden, oder können über einen unabhängigen Bus in alternativen Ausführungsformen gesendet werden. Die Steuersignale CTL1 und CTL2 können beispielsweise Frequenzeinstellbefehle umfassen, um die Frequenz der Taktsignale LCLOCK1 und LCLOCK2 zu erhöhen oder zu verringern, die von den Slave-Motortreibern 202 und 208 erzeugt werden. Die Plausibilitätsprüfschaltung 314 der Master-Vorrichtung 214 kann mit der Master-Zeitsteuerungseinheit 312 arbeiten, um die Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 zu überwachen. Wenn eines oder beide der Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 innerhalb einer vorherbestimmten Zeitspanne nicht empfangen werden, bewirkt die Plausibilitätsprüfschaltung 314, dass die Master-Vorrichtung 214 die Motoren 206 und 212 ausschaltet, indem die Umrichter 204 und 210 über Freigabesignale ENABLE1 und ENABLE2 gesperrt werden, und/oder durch Ausschalten der gemeinsamen Energieversorgung 216 über das globale Energiefreigabesignal GENABLE.
  • Der Slave-Motortreiber 202 erzeugt sein lokales Taktsignal LCLOCK1 unter Verwendung des lokalen Taktgenerators 304. Während des Betriebs stellt der lokale Taktgenerator 304 die Frequenz des lokalen Taktsignals LCLOCK1 auf der Basis des Steuersignals CTL1 ein, das von der Master-Vorrichtung 214 empfangen wird. Der PWM-Generator 306, der auch als Antriebssignalgenerator oder Schaltertreibersignal-Generator bezeichnet werden kann, erzeugt dreiphasige PWM-Signale PWM1A, PWM1B und PWM1C auf der Basis des lokalen Taktsignals LCLOCK1, und erzeugt das Synchronisationssignal SYNC1, das eine festgelegte Phasenbeziehung mit dem PWM-Zyklus der dreiphasigen PWM-Signale PWM1A , PWM1B und PWM1C aufweist. Ähnlich erzeugt der Slave-Motortreiber 208 sein lokales Taktsignal LCLOCK2 unter Verwendung des lokalen Taktgenerators 304 und stellt die Frequenz des lokalen Taktsignals LCLOCK2 auf der Basis des Steuersignals CTL2 ein. Der PWM-Generator 306 des Slave-Motortreibers 208 erzeugt dreiphasige PWM-Signale PWM2A , PWM2B und PWM2C auf der Basis des lokalen Taktsignals LCLOCK2, und erzeugt das Synchronisationssignal SYNC2, das eine festgelegte Phasenbeziehung mit dem PWM-Zyklus der dreiphasigen PWM-Signale PWM2A , PWM2B und PWM2C aufweist. In alternativen Ausführungsformen kann der PWM-Generator 306 durch einen Schaltertreibersignal-Generator ersetzt werden, der andere Typen von Schaltsignalen erzeugt, wie unabhängige Einschalt- und Ausschalt-Befehle.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können die lokalen Taktgeneratoren 304 unter Verwendung eines frequenzsteuerbaren Oszillators implementiert werden, beispielsweise eines RC-Oszillators oder eines VCO (spannungsgesteuerten Oszillators). Alternativ dazu können andere frequenzsteuerbare Oszillatorschaltungen verwendet werden. Die Frequenz der lokalen Taktsignale LCLOCK1 und/oder LCLOCK2 kann durch direktes Steuern der Frequenz des frequenzsteuerbaren Oszillators, durch Steuern eines steuerbaren Taktteilers, der mit dem jeweiligen frequenzsteuerbaren Oszillator gekoppelt ist, oder durch eine Kombination davon gesteuert werden. Alternativ dazu können andere Systeme und Verfahren verwendet werden, um die Frequenz von LCLOCK1 und/oder LCLOCK1 einzustellen, wie unter Verwendung eines Phasenregelkreises.
  • In verschiedenen Ausführungsformen überwachen Plausibilitätsprüfschaltungen 302 der Slave-Motortreiber 202 und 208 ein jeweiliges Steuersignal CTL1/CTL2 oder andere Kommunikationssignale, die von der Master-Vorrichtung 214 empfangen werden. Wenn das jeweilige Steuersignal CTL1/CTL2 nicht innerhalb einer vorherbestimmten Zeitspanne empfangen wird, stoppt der PWM-Generator 306 das Senden der jeweiligen dreiphasigen PWM-Signale PWM1A , PWM1B und PWM1C oder PWM2A , PWM2B und PWM2C , wodurch die Motoren 206 und 212 effektiv ausgeschaltet werden. Obwohl 3A nur zwei Slave-Motortreiber 202 und 208 zeigt, ist es klar, dass in alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mehr oder weniger als zwei Slave-Motortreiber in Abhängigkeit von dem bestimmten System und seinen Spezifikationen verwendet werden können.
  • 3B veranschaulicht ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb des in 3A veranschaulichten Motorsystems 300 veranschaulicht. Der Graph des PWM-Zählerwerts repräsentiert einen digitalen Zählerwert eines digitalen Zählers innerhalb des PWM-Generators 306 des Slave-Motortreibers 202. Während des Betriebs werden die PWM-Zählerwerte mit Schwellen THA, THB und THC verglichen, um die dreiphasigen PWM-Signale PWM1A , PWM1B und PWM1C zu erzeugen. Wenn der PWM-Zählerwert beispielsweise die Schwelle THA überschreitet, wird das Signal PWM1A bestätigt; wenn der PWM-Zählerwert die Schwelle THB überschreitet, wird PWM1AB bestätigt; und wenn der PWM-Zählerwert die Schwelle THC überschreitet, wird PWM1C bestätigt. Wie gezeigt, wird der GS-Zwischenkreisstrom imotor1 an den Motor 1 entsprechend dem Strom geliefert, der an den Motor 206 über den Umrichter 204 geliefert wird (Absolutwert ist verschieden von Null, entweder in der positiven oder negativen Richtung, in Abhängigkeit von dem Motor- oder Generatormodus), wenn mindestens zwei der PWM-Signale PWM1A , PWM1B und PWM1C in einem voneinander verschiedenen Zustand sind. Ein solcher Zustand wird in 3B als „PWM-Aktivphase“ bezeichnet. Wenn alle der dreiphasigen PWM-Signale PWM1A , PWM1B und PWM1C in demselben Zustand sind (z.B. alle hoch oder alle tief), sinkt der Motorstrom imotor1 (zu Null), was in 2B als „Null-Vektor“ bezeichnet wird. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Schwellen THA, THB und THC durch die Master-Vorrichtung 214 eingestellt, um den Arbeitszyklus und die an den Motor 206 gelieferte Energie zu steuern.
  • Der PWM-Generator 306 des Slave-Motortreibers 202 erzeugt auch das Synchronisationssignal SYNC1, das von der Master-Vorrichtung 214 überwacht wird, wie hier beschrieben. Wie gezeigt, wird das Synchronisationssignal SYNC1 während der ersten Hälfte der PWM-Periode bestätigt, wenn der PWM-Zähler zunimmt, und wird deaktiviert während der zweiten Hälfte der PWM-Periode, wenn der PWM-Zähler abnimmt. Es ist klar, dass die Phasenbeziehungen zwischen dem Synchronisationssignal SYNC1 und den dreiphasigen PWM-Signalen PWM1A , PWM1B und PWM1C und dem PWM-Zählerwert nur Beispiele zum Zweck der Veranschaulichung sind. In alternativen Ausführungsformen können die Phasenbeziehungen anders sein. Beispielsweise kann das Synchronisationssignal SYNC1 in einer anderen Phase der PWM-Periode bestätigt und deaktiviert werden. Es ist klar, dass das Synchronisationssignal SYNC1 ein aktiv hohes oder ein aktiv niedriges Signal sein kann, so dass das System annimmt, dass das Synchronisationssignal SYNC1 an seinem Anstiegflankenübergang (aktiv HOCH) oder an seinem Abfallflankenübergang (aktiv NIEDRIG) bestätigt wird, so dass der Anstiegflankenübergang und/oder Abfallflankenübergang mit einer vorherbestimmten Phase der Schalter-treibenden dreiphasigen PWM-Signale PWM1A , PWM1B und PWMlc synchronisiert wird, die auch als Schaltsignale bezeichnet werden können.
  • 3B veranschaulicht auch das Synchronisationssignal SYNC2 und die dreiphasigen PWM-Signale PWM2A , PWM2B und PWM2C , die von dem PWM-Generator 306 in dem Slave-Motortreiber 208 erzeugt werden, sowie den Motorstrom imotor2 , der dem Strom entspricht, welcher an den Motor 212 über den Umrichter 210 geliefert wird. In Ausführungsformen werden das Synchronisationssignal SYNC2 und die dreiphasigen PWM-Signale PWM2A , PWM2B und PWM2C von dem PWM-Generator 306 auf ähnliche Weise erzeugt wie zwischen dem Synchronisationssignal SYNC1 und den dreiphasigen PWM-Signalen PWM1A , PWM1B und PWM1C , die von dem PWM-Generator 306 in dem Slave-Motortreiber 202 erzeugt werden, wie oben beschrieben.
  • Wie gezeigt, sind die dreiphasigen PWM-Signale PWM2A , PWM2B und PWM2C in Bezug auf die dreiphasigen PWM-Signale PWM1A , PWM1B und PWM1C verzögert, so dass die PWM-Aktivphase des Slave-Motortreibers 202 mit einem Null-Vektor des Slave-Motortreibers 208 überlappt, und die PWM-Aktivphase des Slave-Motortreibers 208 entspricht einem Null-Vektor des Slave-Motortreibers 202. (Der PWM-Zählerwert, der von dem PWM-Generator 306 des Slave-Motortreibers 208 erzeugt wird, ist nicht gezeigt). Als Ergebnis der Verschiebung der PWM-Signale fließen die Motorströme imotor1 und imotor2 zu voneinander verschiedenen Zeiten oder mit einer definierten Phasenverschiebung, um die Dauer zu minimieren, wo beide ihre Maximalwerte zur selben Zeit aufweisen, wodurch hohe Spitzenströme in der Versorgungseinheit vermieden werden. Die Verschiebung der PWM-Signale in dem Slave-Motortreiber 208 in Bezug auf den Slave-Motortreiber 202 kann erzeugt werden, indem verschiedene Schwellenwerte verwendet werden, und/oder indem der PWM-Zählerwert des Slave-Motortreibers 208 in Bezug auf den Slave-Motortreiber 202 verschoben wird. In verschiedenen Ausführungsformen wird diese Bedingung erreicht, wenn die Master-Vorrichtung 214 die PWM-Perioden der Slave-Motortreiber 202 und 208 unter Verwendung der Synchronisationssignale SYNC1 und SYNC2 synchronisiert. Obwohl von den Synchronisationssignalen SYNC1 und SYNC2 in 3B gezeigt ist, dass sie dieselbe Phase aufweisen, können in einigen Ausführungsformen SYNC1 und SYNC2 synchronisiert werden, so dass sie eine konstante Phasenversetzung aufweisen, die der Zeitdifferenz zwischen den PWM-Signalen entspricht, welche von dem Slave-Motortreiber 202 und dem Slave-Motortreiber 208 erzeugt werden. Diese Zeitdifferenz kann ungefähr die Breite einer PWM-Aktivphase in einigen Ausführungsformen betragen, um sicherzustellen, dass die Aktivphasen in einem Slave-Motortreiber dem Null-Vektor des anderen entsprechen.
  • 4A veranschaulicht eine Master-Zeitsteuerungseinheit 312A, die verwendet werden kann, um die Master-Zeitsteuerungseinheit 312 zu implementierten, die in 3A veranschaulicht ist. Wie gezeigt, umfasst die Master-Zeitsteuerungseinheit 312A eine Zeitanalyseschaltung, welche eine erste Zeitdifferenz-Messschaltung 322 aufweist, die verwendet wird, um eine Phasendifferenz zwischen dem Synchronisationssignal SYNC1, das von dem Slave-Motortreiber 202 erzeugt wird, und dem Referenztakt REFCLK zu bestimmen, und eine zweite Zeitdifferenz-Messschaltung 324, die verwendet wird, um eine Phasendifferenz zwischen dem Synchronisationssignal SYNC2, das von dem Slave-Motortreiber 208 erzeugt wird, und dem Referenztakt REFCLK zu bestimmen. Ausgangssignale CTL1 und CTL2 der Zeitdifferenz-Messschaltungen 322 und 324 können anzeigen, ob die jeweiligen Synchronisationssignale dem Referenztakt REFCLK voreilen oder nacheilen. Wenn das jeweilige Synchronisationssignal SYNC1 oder SYNC2 dem Referenztakt REFCLK voreilt, erzeugt dann die jeweilige Zeitdifferenz-Messschaltung 322 oder 324 einen Wert, der einen Befehl DECREASE repräsentiert, um die lokale Taktfrequenz in dem jeweiligen Slave-Motortreiber zu verringern. Wenn das jeweilige Synchronisationssignal SYNC1 oder SYNC2 andererseits dem Referenztakt REFCLK nacheilt, erzeugt dann die jeweilige Zeitdifferenz-Messschaltung 322 oder 324 einen Wert, der einen Befehl INCREASE repräsentiert, um die lokale Taktfrequenz in dem jeweiligen Slave-Motortreiber 202 oder 208 zu erhöhen. Diese Befehle können die Form irgendeines digitalen Bits, Worts, Befehls oder anderen Signals annehmen, das dem Steuersignal entspricht, welches an die Slave-Motortreiber 202 oder 208 kommuniziert wird. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen die Steuerbefehle CTL1 und CTL2 als einzelnes Bit formatiert werden, dessen Zustand repräsentiert, ob die Synchronisation dem Referenzsignal REFCLK voreilt oder nacheilt. Alternativ dazu können CTL1 und CTL2 den Zeitbetrag repräsentieren, um den die Synchronisation dem Referenzsignal REFCLK voreilt oder nacheilt. In anderen Ausführungsformen können die Steuerbefehle CTL1 und CTL2 in einem Datenfeld eines Busbefehls auftreten, der gemäß einem vorherbestimmten Busstandard formatiert ist, welcher in dem System verwendet wird. In verschiedenen Ausführungsformen können die Zeitdifferenz-Messschaltungen 322 und 324 unter Verwendung bekannter Phasendetektorschaltungen implementiert werden, wie verriegelungsbasierter Phasenfrequenzdetektoren oder anderer digitaler Schaltungen, die ausgelegt sind, die relative Zeitsteuerung zwischen zwei Signalen zu messen und einen Ausgang zu erzeugen, der die Zeitdifferenz anzeigt.
  • 4B zeigt ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb der Master-Zeitsteuerungseinheit 312A veranschaulicht. Wie gezeigt, eilt das Synchronisationssignal SYNC1 dem Referenztakt REFCLK um die Zeit t1 vor. Demgemäß gibt die Zeitdifferenz-Messschaltung 322 eine Steuerung CTL1 mit einem Wert aus, der eine Anforderung repräsentiert, die Frequenz des von der Slave-Motorsteuerung 202 erzeugten Taktsignals zu verringern. Wie ferner gezeigt, eilt das Synchronisationssignal SYNC2 dem Referenztakt REFCLK um die Zeit t2 nach. Demgemäß gibt die Zeitdifferenz-Messschaltung 324 eine Steuerung CTL2 mit einem Wert aus, der eine Anforderung repräsentiert, die Frequenz des von der Slave-Motorsteuerung 208 erzeugten Taktsignals zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen kann eine minimale Zeitdifferenz toleriert werden und führt nicht zu einem „INCREASE“ oder „DECREASE“ Befehl, sondern zu „KEEP“, der eine aktuelle Taktfrequenz aufrechterhält, wenn die Zeitdifferenz zwischen REFCLK und SYNC1 oder SYNC2 beispielsweise unter einer minimalen Zeitschwelle liegt.
  • In einigen Ausführungsformen können die Slave-Motortreiber 202 und 208 ausgelegt sein, nicht-überlappende Ströme an die jeweiligen Motoren 206 und 212 liefern, indem sie ihre jeweiligen PWM-Zyklen um eine festgelegte Zeitversetzung versetzen. In einigen Fällen kann die Master-Zeitsteuerungseinheit 312 Steuersignale CTL1 und CTL2 erzeugen, um eine festgelegte Zeitversetzung zwischen Synchronisationssignalen SYNC1 und SYNC2 vorzusehen, wie in 4C gezeigt, die eine Master-Zeitsteuerungseinheit 312B veranschaulicht, welche auch verwendet werden kann, um die in 3A veranschaulichte Master-Zeitsteuerungseinheit 312 zu implementieren. Die Master-Zeitsteuerungseinheit 312B ist ähnlich der in 4A gezeigten Master-Zeitsteuerungseinheit 312A mit dem Zusatz einer Verzögerungsschaltung 326, die ein verzögertes Referenztaktsignal REFCLKD auf der Basis des Referenztakts REFCLK erzeugt. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Verzögerungsschaltung 326 ausgelegt, eine Verzögerung zu liefern, die der Zeitverzögerung entspricht, welche notwendig ist, um nicht-überlappende Motorströme zu erzeugen. Die Verzögerungsschaltung 326 kann unter Verwendung eines digitalen Zählers und eines digitalen Komparators implementiert werden, dessen Schwelle eingestellt werden kann, um programmierten Verzögerungswerten zu entsprechen. Alternativ dazu können andere bekannte Verzögerungsschaltungen verwendet werden. In Ausführungsformen, in denen der Referenztakt REFCLK unter Verwendung eines Taktteilers erzeugt wird, können REFCLK und REFCLKD ausgelegt sein, Takte einer programmierbaren Zeitdifferenz unter Verwendung verschiedener Endzählungen zu erzeugen, um die jeweiligen Taktsignale zu erzeugen.
  • In einigen Ausführungsformen können die Messschaltungen 348 und 350 oder andere Einheiten, die innerhalb oder außerhalb der Master-Vorrichtung angeordnet sind, in Abhängigkeit von der Zeitsteuerung von REFCLK, dem verzögerten REFCLKD oder einem SYNC-Signal ausgelöst werden. Die Messschaltungen 348 und 380 können beispielsweise Rotorpositionsensoren, Stromsensoren, Temperatursensoren und/oder Datenkonverter, Analog-Digital-Wandler (ADCs) oder Abtastschaltungen aufweisen, die ausgelegt sind, den Ausgang der Sensoren oder anderen Vorrichtungen zu empfangen und zu verarbeiten. Wie gezeigt, wird die Messschaltung 348 von dem Auslösesignal TRIGGER1 aktiviert, das von der Verzögerungsschaltung 342 erzeugt wird, die einen Eingang aufweist, der mit dem Taktsignal REFCLK gekoppelt ist. Die Messschaltung 350 wird von dem Auslösesignal TRIGGER2 aktiviert, das von der Verzögerungsschaltung 344 erzeugt wird, die einen Eingang aufweist, der mit dem Synchronisationssignal SYNC1 gekoppelt ist. Wenn der Betrieb der Messschaltungen 348 und 350 mit der Erzeugung der PWM-Signale und dem Schalten der Leistungsschalter synchronisiert wird, können Messfenster definiert werden, so dass die Geräuscheffekte der Schaltaktivität minimal sind. In einigen Ausführungsformen können die Verzögerungen, die von den Verzögerungsschaltungen 342 und 344 erzeugt werden, programmierbar und/oder einstellbar sein, in Abhängigkeit von dem Betrieb des Motors.
  • In einigen Ausführungsformen können die Verzögerungsschaltungen 342 und 344 auch eine monostabile Schaltung aufweisen, die ausgelegt ist, einen Puls zu erzeugen. Beispielsweise kann die Verzögerung der Verzögerungsschaltungen 342 und 344 über ein Register 346 eingestellt werden. Die Verzögerungsschaltungen 342 und 344 können beispielsweise unter Verwendung von bekannten Verzögerungsschaltungen oder programmierbaren Verzögerungsschaltungen implementiert werden, die ausgelegt sind, eine vorherbestimmte Verzögerung zu liefern.
  • 4D zeigt ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb der Master-Zeitsteuerungseinheit 312B veranschaulicht, wobei das verzögerte Referenztaktsignal REFCLKD um die Zeit td verzögert ist. Wie gezeigt, eilt das Synchronisationssignal SYNC1 dem Referenztakt REFCLK um die Zeit t1 vor. Demgemäß gibt die Zeitdifferenz-Messschaltung 322 eine Steuerung CTL1 mit einem Wert aus, der eine Anforderung repräsentiert, die Frequenz des von der Slave-Motorsteuerung 202 erzeugten Taktsignals zu verringern. Wie ferner gezeigt ist, eilt das Synchronisationssignal SYNC2 dem Referenztakt REFCLK um die Zeit t2 nach. Demgemäß gibt die Zeitdifferenz-Messschaltung 324 eine Steuerung CTL2 mit einem Wert aus, der eine Anforderung repräsentiert, die Frequenz des von der Slave-Motorsteuerung 208 erzeugten Taktsignals zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen kann eine minimale Zeitdifferenz toleriert werden und führt nicht zu einem „INCRASE“ oder „DECREASE“ Befehl, sondern zu „KEEP“, der eine aktuelle Taktfrequenz aufrechterhält, wenn die Zeitdifferenz zwischen REFCLK und SYNC1 oder SYNC2 beispielsweise unter einer minimalen Zeitschwelle liegt. Wie gezeigt, ist das Auslösesignal TRIGGER1 um eine Zeitspanne der Verzögerung 1 in Bezug auf die Anstiegflanke des Referenztakts REFCLK verzögert, und das Signal TRIGGER2 ist um eine Zeitspanne der Verzögerung 2 in Bezug auf die Anstiegflanke des Synchronisationssignals SYNC1 verzögert.
  • Die Master-Zeitsteuerungseinheit 312C ist ähnlich der in 4C gezeigten Master-Zeitsteuerungseinheit 312B, mit der Ausnahme, dass nur ein einziger Phasendetektor 322 implementiert ist. Die Master-Zeitsteuerungseinheit 312C kann beispielsweise in Systemen verwendet werden, die eine einzige Slave-Motortreibervorrichtung aufweisen.
  • 5A veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Vornahme einer Plausibilitätsprüfung, das beispielsweise von den Plausibilitätsprüfschaltungen 302 in den in 3A gezeigten Slave-Motortreibern 202 und 208 implementiert werden kann. In einer Ausführungsform werden ankommende Steuersignale von der Master-Vorrichtung (wie der Master-Vorrichtung 214) von dem Slave-Motortreiber überwacht (Schritt 504).
  • Wenn ein unerwartetes ankommendes Steuersignal innerhalb einer vorherbestimmt Zeit oder eines Zeitfensters empfangen wird (repräsentiert durch den Verzögerungsschritt 502), wird ein Betrieb des Motors fortgesetzt (Schritt 508). In verschiedenen Ausführungsformen setzt die Slave-Motorsteuerung den Betrieb des Motors fort, indem PWM-Signale an den Motor über eine Umrichterschaltung gesendet werden. Wenn das erwartete ankommende Steuersignal von der Master-Vorrichtung nicht innerhalb der vorherbestimmten Zeitspanne empfangen wird, wird der Motor dann in Schritt 506 ausgeschaltet. Erwartete ankommende Steuersignale können beispielsweise Instruktionen umfassen, die Frequenz eines lokalen Takts zu modifizieren, Instruktionen, einen Arbeitszyklus eines PWM-Signals einzustellen, regelmäßig erzeugte Busbefehle, Statusbefehle, Lebenszeichenbefehle oder andere Befehle. Das Ausschalten des Motors kann beispielsweise ein Stoppen der Übertragung von PWM-Signalen an den Motor umfassen.
  • 5B veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Vornahme einer Plausibilitätsprüfung, das beispielsweise von der Plausibilitätsprüfschaltung 314 in der in 3A gezeigten Master-Vorrichtung 214 implementiert werden kann. In einer Ausführungsform werden ankommende Synchronisationssignale (wie SYNC1 und SYNC2, die von den Slave-Motorsteuerungen 202 und 208 erzeugt werden) von der Master-Vorrichtung überwacht (Schritt 524). Wenn ein erwartetes Synchronisationssignal innerhalb einer vorherbestimmten Zeit oder eines Zeitfensters empfangen wird (repräsentiert durch den Verzögerungsschritt 522), wird der Betrieb des Motors fortgesetzt (Schritt 528). In verschiedenen Ausführungsformen setzt die Master-Vorrichtung den Betrieb des Motors fort, indem Energie und/oder ein Freigabesignal an den Umrichter geliefert wird, wie den Inerter 204 und 210, die in 3A gezeigt sind.
  • Wenn das erwartete ankommende Synchronisationssignal nicht innerhalb der vorherbestimmten Zeitspanne empfangen wird, wird der Motor dann in Schritt 526 ausgeschaltet. Das Ausschalten des Motors kann beispielsweise ein Deaktivieren des Umrichters durch Deaktivieren und/oder durch Deaktivieren der Energieversorgung zu dem Umrichter umfassen.
  • Die Verfahren 500 und 520, die in 5A und 5B dargestellt sind, können unter Verwendung bekannter digitaler Schaltungen, wie Zustandsmaschinenschaltungen, implementiert werden. Die Funktionalität der Verfahren 500 und 520 kann auch durch einen Prozessor implementiert werden, der Code ausführt. Alternativ dazu können andere bekannte Schaltungen verwendet werden.
  • 6A veranschaulicht ein Blockbild einer Motorsteuerschaltung 600 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Master-Steuerung 602 ist auf der linken Seite des Blockbilds dargestellt, und eine Slave-Motorsteuerung 604 ist auf der rechten Seite des Blockbilds dargestellt. Wie gezeigt, umfasst die Master-Steuerung 602 einen Master-Taktgenerator 310, eine Master-Zeitsteuerungseinheit 312, eine Plausibilitäts- und Kommunikationsschnittstelle 610. In einigen Ausführungsformen kann eine Messeinheit 632, die ausgelegt sein kann, eine Motorrotorposition zu messen, oder ausgelegt sein, kann, ein Messsignal abzutasten, das von einem Rotorpositionssensor geliefert wird, von der Master-Zeitsteuerungseinheit 312 über ein Auslösesignal gesteuert werden und Daten an die Kommunikationsschnittstellenschaltung 610 liefern. Der Master-Taktgenerator 310, die Master-Zeitsteuerungseinheit 312 und die Plausibilitätsprüfschaltung 314 arbeiten wie oben in Bezug auf 3A beschrieben. Die Kommunikationsschnittstelle 610 sendet Auslegungs-, Steuer- und Statusinformationen an die Slave-Motorsteuerung 604. Die Slave-Motorsteuerung 604 umfasst einen lokalen Taktgenerator 304, eine lokale PWM-Zeitgebereinheit 616, eine Plausibilitätsprüfschaltung 302 und eine Kommunikationsschnittstelle 620. Der lokale Taktgenerator 304 und die Plausibilitätsprüfschaltung 302 arbeiten wie oben in Bezug auf 3A beschrieben. Die lokale PWM-Zeitgebereinheit 616 arbeitet wie oben in Bezug auf den PWM-Generator 305 beschrieben, mit dem Zusatz einer Schnittstelle zu der Kommunikationsschnittstelle 620. Während des Betriebs sendet die Kommunikationsschnittstelle 620 Steuer- und Auslegungsbefehle an die lokale PWM-Zeitgeberschaltung 616. Diese Steuer- und Auslegungsbefehle können Auslegungsbefehle umfassen, die den Arbeitszyklus der verschiedenen PWM-Signale definieren, welche von der lokalen PWM-Zeitgebereinheit 616 erzeugt werden.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 620 kann auch ausgelegt sein, Statusinformationen von der lokalen PWM-Zeitgebereinheit 616 zu empfangen. Die Statusinformationen können beispielsweise Diagnoseinformationen umfassen, wie entfernte Temperatur-, Ausfallsinformationen usw. Zusätzlich sendet die Kommunikationsschnittstelle 620 Daten und Steuerinformationen an die Plausibilitätsprüfschaltung 302, so dass die Plausibilitätsprüfschaltung 302 eine Bestimmung vornehmen kann, ob erwartete Auslegungs-, Steuer- und/oder Statusinformationen von der Master-Steuerung 202 empfangen werden oder nicht. Wenn die erwarteten Auslegungs-, Steuer- und/oder Statusinformationen nicht von der Master-Steuerung 606 innerhalb einer vorherbestimmten Zeitspanne empfangen werden, kann die Plausibilitätsprüfschaltung 302 die lokale PWM-Zeitgeberschaltung 616 durch Deaktivieren eines Freigabesignals deaktivieren. In verschiedenen Ausführungsformen empfängt die Master-Zeitsteuerungseinheit 312 das Synchronisationssignal SYNC und vergleich die Zeitsteuerung des Synchronisationssignals mit einem Master-Taktsignal, das von dem Master-Taktsignalgenerator 310 erzeugt wird. Ein Steuerwort kann an die Slave-Motorsteuerung 604 von der Kommunikationsschnittstelle 610 gesendet werden, das anzeigt, ob das Synchronisationssignal SYNC dem Mastertakt voreilt oder nacheilt, der von dem Mastertaktgenerator 310 erzeugt wird. In einigen Ausführungsformen wirkt die Kommunikationsschnittstelle 610 als Befehlsgeneratorschaltung, die Taktsteuerbefehle auf der Basis des Ausgangs der Master-Zeitsteuerungseinheit 312 erzeugt, um die Frequenz des lokalen Takts zu steuern, die von dem lokalen Taktgenerator 304 erzeugt wird.
  • Der Stromsensor 634 kann ausgelegt sein, den Strom zu messen, der jeder Phase des gesteuerten Motors zugeführt wird. In den dargestellten Ausführungsformen wird eine Messung durch ein Auslösesignal an einem Auslöseeingang ausgelöst, und die erhaltene Messung wird an die lokale PWM-Zeitgebereinheit 616 über das Signal DATA geliefert.
  • 6B veranschaulicht ein Motorsteuersystem 650, das eine Master-Steuerung 656 und zwei Slave-Motorsteuerungen 652 und 654 aufweist. Die Master-Steuerung 656 ist ähnlich der in 6A veranschaulichten Master-Steuerung 604, mit der Ausnahme, dass die Kommunikationsschnittstelle 610 in zwei Kommunikationsschnittstellen aufgeteilt ist: die Kommunikationsschnittstelle 610A, die mit der Kommunikationsschnittstelle 620 der Slave-Motorsteuerung 652 gekoppelt ist, und die Kommunikationsschnittstelle 610B, die mit der Kommunikationsschnittstelle 620 der Slave-Motorsteuerung 654 gekoppelt ist; und die Plausibilitätsprüfschaltung 314 ist in zwei Plausibilitätsprüfschaltungen aufgeteilt: die Plausibilitätsprüfschaltung 314A, die für die Überwachung der Kommunikationsschnittstelle 610A der Slave-Motorsteuerung 652 bestimmt ist, und die Plausibilitätsprüfschaltung 314B, die für die Überwachung der Kommunikationsschnittstelle 610B der Slave-Motorsteuerung 654 bestimmt ist. Es ist klar, dass die Ausführungsformen der Master-Steuerungen angepasst werden können, um eine beliebige Anzahl von Motoren zu steuern. In solchen Ausführungsformen kann die Master-Steuerung 656 angepasst sein, um eine Anzahl von Kommunikationsschnittstellen 610 und Plausibilitätsprüfschaltungen 314 aufzuweisen, die der Anzahl von zu steuernden Motoren entsprechen. Zusätzlich können solche Systeme eine getrennte Slave-Motorsteuerung für jeden Motor aufweisen.
  • 7 zeigt ein Blockbild der Motorsteuerung 700, das veranschaulicht, wie die Steuerfunktionen in Bezug auf die Taktsynchronisations- und Pulsbreitenmodulationsauslegung unabhängig gesteuert werden können. Wie gezeigt, umfasst die Motorsteuerung 700 die Master-Steuerung 710 und die Slave-Motorsteuerung 712. Die Master-Steuerung 710 umfasst den Master-Taktgenerator 310, die Master-Zeitsteuerungseinheit 312 und die Steuerung 702. Die Steuerung 702 nimmt zwei unabhängige Funktionen vor: eine Frequenz-Phasensteuerschnittstelle und die PWM-Motorsteuerschnittstelle. Die Frequenz-Phasensteuerschnittstelle akzeptiert Frequenzsteuerdaten, die beispielsweise Daten umfassen können, welche von einer Frequenz- oder Phasenverschiebungssteueraufgabe erzeugt werden, sowie Informationen über einen Vergleich der Referenz- gegenüber der Synchronisationssignalzeitsteuerung, der von der Master-Zeitsteuerungseinheit 312 vorgenommen wird. Aus diesen Informationen erzeugt die Frequenz/Phasensteuerschnittstelle ein Steuersignal (schneller/langsamer/ beibehalten), das die Frequenz des lokalen Takts erhöht oder senkt, der von dem lokalen Taktgenerator 304 erzeugt wird. Die PWM-Motorsteuerschnittstelle der Steuerung 702 erzeugt PWM-Auslegungsdaten auf der Basis von Motorsteuerdaten, die von der Master-Steuerung 710 geliefert werden. Diese Auslegungsdaten werden an die PWM/Zeitgebereinheit 616 der Slave-Steuerung 712 gesendet und können beispielsweise einen Arbeitszyklusbefehl aufweisen, der den Arbeitszyklus definiert, sowie andere Befehle, welche die Betriebsfrequenz der PWM-Signale definieren, die von der PWM/Zeitgebereinheit 616 erzeugt werden. Beispielsweise können die Auslegungsdaten Einschalt- und Ausschalt-Zeitinformationen umfassen, welche die Schaltsignale definieren, die von der PWM/Zeitgebereinheit 616 erzeugt werden. Die Slave-Motorsteuerung 712 umfasst den lokalen Taktgenerator 304, die PWM/Zeitgebereinheit 616 und die lokale Steuerung 704, die eine Frequenz/Phasensteuerschnittstelle und eine PWM/ Motorsteuerschnittstelle umfasst, welche der Frequenz/Phasensteuerschnittstelle und der PWM/Motorsteuerschnittstelle der Steuerung 702 der Master-Steuerung 710 entsprechen. Wie gezeigt, akzeptiert die lokale Steuerung 704 das Steuersignal schneller/langsamer/beibehalten, das von der Frequenz/ Phasensteuerschnittstelle der Steuerung 702 erzeugt wird, und akzeptiert die PWM-Auslegung, die von der PWM/Motorsteuerschnittstelle der Steuerung 702 der Master-Steuerung 710 erzeugt wird. Die lokale Steuerung 704 ist ausgelegt, Frequenzeinstellsignale an den lokalen Taktgenerator 304 zu senden. In verschiedenen Ausführungsformen sind diese Steuersignale ausgelegt, entweder die Frequenz des Takts zu erhöhen, der von dem lokalen Taktgenerator 304 erzeugt wird, oder die Frequenz des Takts zu verringern, der von dem lokalen Taktgenerator 304 erzeugt wird. Die PWM/Motorsteuerschnittstelle der lokalen Steuerung 704 sendet auch Arbeitszyklusinformationen an die PWM/Zeitgebereinheit 616. Es ist klar, dass die Frequenz/Phasensteuerschnittstelle und die PWM/Motorsteuerschnittstelle der Master-Steuerung 710 und Slave-Motorsteuerung 712 unabhängig voneinander arbeiten können. Dieser unabhängige Betrieb vereinfacht den Betrieb des Systems und entkoppelt die Berechnung und Steuerung der lokalen Takterzeugung von der Berechnung und Steuerung der PWM-Erzeugung. Es ist klar, dass die Aufteilung der Funktionen der Steuerung 702 der Master-Steuerung 710 und einer lokalen Steuerung 704 der Slave-Motorsteuerung 712 auf andere hier beschriebene Ausführungsformen angewendet werden kann. Außerdem kann das Motorsteuersystem 710 von 7 auch erweitert werden, um den Betrieb einer Vielzahl von Slave-Motorsteuerungen in einer Weise ähnlich den Systemen zu steuern, die in 2, 3A-3B und 6B beschrieben werden.
  • 8 veranschaulicht einen Taktgenerator 802, der verwendet werden kann, um einen lokalen Taktgenerator 304 in verschiedenen hier geoffenbarten Ausführungsformen zu implementieren. Wie gezeigt, umfasst der Taktgenerator 802 den lokalen Oszillator 808, einen oder mehrere programmierbare Taktteiler 810, eine Taktteiler-Steuerschaltung 806 und eine Auslegungsschaltung 804. In einer Ausführungsform wird der lokale Oszillator 808 unter Verwendung eines RC-Oszillators oder anderen Typ eines bekannten Oszillators implementiert. Die Mittenfrequenz des lokalen Oszillators 808 kann während des Testens abgestimmt werden, damit der Oszillator den gewünschten Frequenzbereich erreicht. In einigen Fällen kann die Granularität der Abstimmschritte die Mittenfrequenz des Oszillators innerhalb ungefähr zwei oder 3 % der Nennoszillationsfrequenz bringen. Eine Feinabstimmung des Oszillators wird erzielt, indem der lokale Oszillatorausgang mit einer Frequenz von FOSC unter Verwendung des programmierbaren Taktteilers 810 geteilt wird, um ein lokales Taktsignal mit einer Frequenz von FLOCAL zu erzeugen.
  • In einigen Ausführungsformen wird der programmierbare Taktteiler 810 unter Verwendung eines fraktionellen Taktteilers implementiert. In einer spezifischen Ausführungsform liefert der digitale Taktteiler das Teilungsverhältnis von P/Q, so dass: FLOCAL = FOSC * P / Q
    Figure DE102018115575A1_0001
  • Der fraktionelle Taktteiler, der zur Implementierung des programmierbaren Taktteilers 810 verwendet wird, kann unter Verwendung von bekannten fraktionellen Taktteilerschaltungen konstruiert werden. Beispielsweise kann eine Ausführungsform eines programmierbaren Taktteilers 810 ein Teiler mit Pulsunterdrückung sein, der die gewünschte Taktfrequenz durch das Überspringen von Zyklen gemäß den Koeffizienten P und Q erzeugt. Demgemäß können Taktfrequenzpräzisionen von besser als 1 % in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
  • In einer Ausführungsform werden die Phase und Frequenz von FLOCAL von der Master-Steuerung gesteuert, indem die Koeffizienten P und Q demgemäß ausgewählt werden, ob die Frequenz des lokalen Oszillators 808 zu erhöhen, zu verringern oder beizubehalten ist. Diese Steuerung kann beispielsweise unter Verwendung des P/Q-Auslegungsblocks 804 implementiert werden, wie in 8 gezeigt. Wenn beispielsweise eine langsamere Taktfrequenz von der Master-Steuerung angefordert wird, werden Koeffizienten P1 und Q1, die einer niedrigeren Frequenz entsprechen, in den Taktteiler-Steuerblock 806 eingeführt, der den programmierbaren Taktteiler 810 auslegt. Wenn andererseits eine höhere Taktfrequenz von der Master-Steuerung angefordert wird, werden Koeffizienten P2 und Q2, die einer niedrigeren Frequenz entsprechen, in den Taktteiler-Steuerblock 806 eingeführt. Wenn die tatsächliche lokale Frequenz beibehalten wird, kann die P/Q-Auslegung unverändert bleiben. Demgemäß ist die Frequenz FLOCAL des lokalen Taktsignals um eine vorherbestimmte Frequenzversetzung auf der Basis eines Befehls einstellbar, der von der Master-Steuerung empfangen wird. Die Werte von P1, Q1, P2 und Q2 können von der Master-Steuerung vor dem Betrieb ausgelegt werden.
  • Obwohl von dem P/Q-Auslegungsblock 804 dargestellt ist, dass er unter Verwendung von Registern in einem Multiplexer implementiert wird, ist es klar, dass der P/Q-Auslegungsblock 804 in verschiedenster Weise implementiert werden könnte. Beispielsweise könnte der P/Q-Auslegungsblock 804 auch unter Verwendung einer Nachschlagtabelle oder eines Speichers implementiert werden. In einigen Ausführungsformen kann der P/Q-Auslegungsblock 804 implementiert werden, um mehr als zwei P/Q-Auslegungseinstellungen aufzuweisen. Beispielsweise kann der P/Q-Auslegungsblock 804 ausgelegt sein, aufeinanderfolgend durch eine Anzahl verschiedener P/Q-Auslegungseinstellungen zu inkrementieren, die ausgelegt sind, aufeinanderfolgend die Frequenz FLOCAL zu erhöhen oder zu verringern. Eine solche Implementierung kann unter Verwendung eines Zählers und einer Nachschlagtabelle oder eines Speichers erzielt werden. 9 veranschaulicht ein Blockbild einer Slave-Motorsteuerung-Integrationsschaltung 900 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, umfasst die Slave-Motorsteuerung-Integrationsschaltung 900 einen digitalen Kern 902, einen Satz von High Side-PWM-Treibern 912, einen Satz von Low Side-PWM-Treibern 914 und eine Stromabfühlschaltung 904. Die High Side-PWM-Treiber 912 und Low Side-PWM-Treiber 914 sind ausgelegt, dreiphasige Halbbrücken-Schaltungskreise in einem Umrichter zu treiben, der ausgelegt ist, mit einem Motor verbunden zu werden. Die High Side-PWM-Treiber 912 und Low Side-PWM-Treiber 914 können unter Verwendung von bekannten Treiberschaltungen implementiert werden. Die Stromabfühlschaltung 904 ist ausgelegt, einen Motorstrom zu messen. In einigen Ausführungsformen ist die Stromabfühlschaltung 904 mit einem Abfühlwiderstand des Motors über einen Abfühlsignalstift SENSE verbunden. Ein Rotorpositionssignal (entweder analog oder digital) kann eine Schnittstelle mit der lokalen Steuerung 704 über den Stift RSENSE bilden. In einer weiteren Ausführungsform können die Anzahl erzeugter PWM-Signale und die Anzahl von HS- und LS-Treibern verschieden sein, in Abhängigkeit von der Topologie und Anzahl von Phasen des (der) Motors (Motoren).
  • Der digitale Kern 902 umfasst den lokalen Taktgenerator 304, die PWM-Zeitgebereinheit 616 und die lokale Steuerung 704, die wie oben beschrieben arbeiten. Die lokale Steuerung 704 ist mit der seriellen peripheren Schnittstelle (SPI) 908 verbunden, die ausgelegt ist, eine Schnittstelle mit der Master-Steuerung zu bilden. In alternativen Ausführungsformen kann die SPI 908 unter Verwendung einer I2C-Schnittstelle oder eines anderen Typs einer seriellen oder parallelen digitalen Schnittstelle implementiert werden.
  • 10 veranschaulicht ein Blockbild eines Verarbeitungssystems 1000, dessen Aspekte verwendet werden können, um verschiedene hier geoffenbarte Ausführungsformfunktionen zu implementieren. Das Verarbeitungssystem 1000 stellt eine Universal-Plattform und allgemeine Komponenten und eine Funktionalität dar, die verwendet werden können, um Abschnitte der Ausführungsform der Treiberschaltung und/oder einer externen Computer- oder Verarbeitungsvorrichtung zu implementieren, die eine Schnittstelle mit der Ausführungsform der Treiberschaltung bilden. Das Verarbeitungssystem 1000 kann beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU) 1002, einen Speicher 1004 und eine Massenspeichervorrichtung 1006 umfassen, die mit einem Bus 1008 verbunden sind, der ausgelegt ist, die oben diskutierten Prozesse vorzunehmen. Der Speicher 1400 und die Massenspeichervorrichtung 1006 oder andere nicht-transitorische computerlesbare Medien können verwendet werden, um Programmcode zu speichern, der von der CPU 1002 ausgeführt werden kann. Das Verarbeitungssystem 1000 kann ferner umfassen, wenn gewünscht oder erforderlich, einen Video-Adapter 1010, um eine Konnektivität mit einer lokalen Anzeige 1012 vorzusehen, und einen Eingabe-Ausgabe- (I/O-) Adapter 1014, um eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle für eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen 1016 vorzusehen, wie eine Maus, eine Tastatur, einen Drucker, ein Bandlaufwerk, ein CD-Laufwerk oder dgl.
  • Das Verarbeitungssystem 1000 umfasst auch eine Netzschnittstelle 1018, die unter Verwendung eines Netzadapters implementiert werden kann, der ausgelegt ist, mit einer verdrahteten Verbindung gekoppelt zu werden, wie einem Ethernet-Kabel, einer USB-Schnittstelle oder dgl., und/oder einer drahtlosen/zellulären Verbindung für Kommunikationen mit einem Netz 1020. Die Netzschnittstelle 1018 kann auch einen geeigneten Empfänger und Sender für drahtlose Kommunikationen umfassen. Es ist klar, dass das Verarbeitungssystem 1000 andere Komponenten aufweisen kann. Beispielsweise kann das Verarbeitungssystem 1000 Energieversorgungen, Kabel, eine Mutterplatine, entfernbare Speichermedien, Gehäuse und dgl. umfassen. Diese anderen Komponenten werden als Teil des Verarbeitungssystems 1000 angesehen, obwohl sie nicht gezeigt sind.
  • Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier zusammengefasst. Andere Ausführungsformen werden auch durch die gesamte Beschreibung und die hier beigeschlossenen Ansprüche verständlich.
  • Beispiel 1. Ein Verfahren umfasst: Erzeugen eines Taktsignals; Erzeugen eines Schaltsignals auf der Basis des Taktsignals; Erzeugen eines Synchronisationssignals mit einem Flankenübergang entsprechend einer vorherbestimmten Phase des Schaltsignals; Übertragen des Synchronisationssignals an eine Master-Steuerung; Empfangen eines Frequenzeinstellbefehls von der Master-Steuerung auf der Basis des übertragenen Synchronisationssignals; und Einstellen einer Frequenz des Taktsignals auf der Basis des Frequenzeinstellbefehls.
  • Beispiel 2. Das Verfahren von Beispiel 1, wobei: der Frequenzeinstellbefehl einen ersten Frequenzeinstellbefehl und einen zweiten Frequenzeinstellbefehl umfasst; und das Einstellen der Frequenz des Taktsignals umfasst: Erhöhen der Frequenz des Taktsignals um einen ersten vorherbestimmten Betrag beim Empfang des ersten Frequenzeinstellbefehls, und Verringern der Frequenz des Taktsignals um einen zweiten vorherbestimmten Betrag beim Empfang des zweiten Frequenzeinstellbefehls.
  • Beispiel 3. Das Verfahren eines der Beispiele 1 oder 2, ferner umfassend ein Deaktivieren des Schaltsignals, wenn ein Befehl von der Master-Steuerung für eine erste vorherbestimmte Zeitspanne nicht empfangen wurde.
  • Beispiel 4. Das Verfahren eines der Beispiele 1 bis 3, wobei: das Erzeugen des Taktsignals ein Erzeugen eines ersten Frequenzsignals unter Verwendung eines Oszillators, und Teilen einer Frequenz des ersten Frequenzsignals unter Verwendung eines Frequenzteilers umfasst, um das Taktsignal zu erzeugen; und das Einstellen der Frequenz des Taktsignals ein Modifizieren eines Teilungsverhältnisses des Frequenzteilers umfasst.
  • Beispiel 5. Das Verfahren eines der Beispiele 1 bis 4, ferner umfassend: Empfangen eines Schaltzeitbefehls von der Master-Steuerung, der eine Schaltzeit des Schaltsignals anzeigt; und Einstellen einer Schaltzeit des Schaltsignals auf der Basis des empfangenen Schaltzeitbefehls.
  • Beispiel 6. Das Verfahren von Beispiel 5, wobei: das Erzeugen des Schaltsignals ein Erzeugen eines pulsbreitenmodulierten Signals umfasst; der Schaltzeitbefehl einen Arbeitszyklusbefehl umfasst; und das Einstellen einer Schaltzeit des Schaltsignals ein Einstellen eines Arbeitszyklus des pulsbreitenmodulierten Signals auf der Basis des Arbeitszyklusbefehls umfasst.
  • Beispiel 7. Das Verfahren von Beispiel 6, wobei: das pulsbreitenmodulierte Signal ein dreiphasiges pulsbreitenmoduliertes Signal umfasst; und das Verfahren ferner ein Treiben eines Motors mit dem dreiphasigen pulsbreitenmodulierten Signal umfasst.
  • Beispiel 8. Das Verfahren eines der Beispiele 1 bis 7, ferner umfassend: Messen einer Rotorposition des Motors zu einer ersten vorherbestimmten Zeitverzögerung nach einer Flanke des Taktsignals oder nach einer Flanke des Schaltsignals oder nach einer Flanke des Synchronisationssignals; und Messen eines Antriebsstroms des Motors zu einer zweiten vorherbestimmten Zeitverzögerung nach der Flanke des Taktsignals oder nach der Flanke des Synchronisationssignals.
  • Beispiel 9. Das Verfahren eines der Beispiele 1 bis 8, ferner umfassend ein Erzeugen eines ersten Auslösesignals, wobei das Erzeugen des ersten Auslösesignals ein Verzögern von mindestens einem von dem Taktsignal, dem Schaltsignal oder dem Synchronisationssignal um eine erste vorherbestimmte Verzögerungszeit umfasst.
  • Beispiel 10. Das Verfahren von Beispiel 9, ferner umfassend ein Erzeugen eines zweiten Auslösesignals, wobei das Erzeugen des zweiten Auslösesignals ein Verzögern von mindestens einem von dem Taktsignal, dem Schaltsignal oder dem Synchronisationssignal um eine zweite vorherbestimmte Verzögerungszeit umfasst.
  • Beispiel 11. Das Verfahren von Beispiel 10, ferner umfassend: Vornehmen einer Messung beim Empfang des ersten Auslösesignals; und Vornehmen einer zweiten Messung beim Empfang des zweiten Auslösesignals.
  • Beispiel 12. Eine Treiberschaltung umfasst: einen Taktgenerator, der ausgelegt ist, ein Taktsignal zu erzeugen; einen Schaltertreibersignal-Generator, der ausgelegt ist, ein Schaltantriebssignal auf der Basis des Taktsignals und ein Synchronisationssignal mit einer ersten Flanke, synchronisiert mit einer vorherbestimmten Phase des Schaltantriebssignals, zu erzeugen; und eine Schnittstellenschaltung, welche ausgelegt ist, mit einer externen Steuerung gekoppelt zu werden, die extern von der Treiberschaltung ist, wobei die Schnittstellenschaltung ausgelegt ist, das Synchronisationssignal an die externe Steuerung zu übertragen und eine Frequenz des Taktsignals auf der Basis eines Frequenzeinstellbefehls einzustellen, der von der externen Steuerung empfangen wird.
  • Beispiel 13. Die Treiberschaltung von Beispiel 12, wobei die Schnittstellenschaltung ferner ausgelegt ist, den Schaltertreibersignal-Generator zu deaktivieren, wenn die Schnittstellenschaltung einen Befehl von der externen Steuerung für eine erste vorherbestimmte Zeitspanne nicht empfangen hat.
  • Beispiel 14. Die Treiberschaltung eines der Beispiele 12 oder 13, wobei die Schnittstellenschaltung ferner ausgelegt ist, die Frequenz des Taktsignals beim Empfangen eines ersten Befehls von der externen Steuerung zu erhöhen, und die Frequenz des Taktsignals beim Empfangen eines zweiten Befehls von der externen Steuerung zu verringern.
  • Beispiel 15. Die Treiberschaltung eines der Beispiele 12 bis 14, wobei das Schaltertreibersignal ein pulsbreitenmoduliertes Signal ist; und die Schnittstellenschaltung ferner ausgelegt ist, einen Arbeitszyklusbefehl von der externen Steuerung zu empfangen, und einen Arbeitszyklus des pulsbreitenmodulierten Signals auf der Basis des empfangenen Arbeitszyklusbefehl einzustellen.
  • Beispiel 16. Die Treiberschaltung eines der Beispiele 12 bis 15, wobei der Taktgenerator umfasst: einen Oszillator; und einen programmierbaren Teiler mit einem Eingang, der mit dem Oszillator gekoppelt ist, und einem Ausgang, der mit einem Taktausgang des Taktgenerators gekoppelt ist, wobei die Schnittstellenschaltung ferner ausgelegt ist, die Frequenz des Taktsignals einzustellen, das von dem Taktgenerator erzeugt wird, indem ein Teilungsverhältnis des programmierbaren Teilers eingestellt wird.
  • Beispiel 17. Die Treiberschaltung von Beispiel 16, wobei der programmierbare Teiler einen Teiler mit Pulsunterdrückung umfasst.
  • Beispiel 18. Die Treiberschaltung eines der Beispiele 16 und 17, wobei der Oszillator einen RC-Oszillator umfasst.
  • Beispiel 19. Die Treiberschaltung eines der Beispiele 11 bis 18, ferner umfassend eine erste Verzögerungsschaltung, die mit einem Ausgang des Taktgenerators gekoppelt ist, wobei die erste Verzögerungsschaltung ausgelegt ist, das Taktsignal um eine erste vorherbestimmte Verzögerung zu verzögern, um ein erstes Auslösesignal zu erzeugen.
  • Beispiel 20. Die Treiberschaltung von Beispiel 19, ferner umfassend eine zweite Verzögerungsschaltung, die mit der Schnittstellenschaltung gekoppelt ist, wobei die zweite Verzögerungsschaltung ausgelegt ist, das Synchronisationssignal um eine zweite vorherbestimmte Verzögerung zu verzögern, um ein zweites Auslösesignal zu erzeugen.
  • Beispiel 21. Die Treiberschaltung von Beispiel 20, ferner umfassend: eine erste Messschaltung, die ausgelegt ist, eine erste Messung beim Empfang des ersten Auslösesignals vorzunehmen; und eine zweite Messschaltung, die ausgelegt ist, eine zweite Messung beim Empfang des zweiten Auslösesignals vorzunehmen.
  • Beispiel 22. Ein System umfasst: eine erste Slave-Schaltung, umfassend: einen Taktgenerator, der einen Taktsignalausgang und einen Frequenzsignalausgang aufweist, wobei der Taktgenerator ausgelegt ist, ein Taktsignal an dem Taktsignalausgang auf der Basis eines Signals zu erzeugen, das an dem Frequenzsteuereingang empfangen wird; einen Antriebssignalgenerator mit einem Taktsignaleingang, der mit dem Taktsignalausgang des Taktgenerators gekoppelt ist; wobei ein Antriebssignalausgang ausgelegt ist, mit einem Schaltungskreis gekoppelt zu werden; und einen Synchronisationssignalausgang, der ausgelegt ist, mit einer Master-Steuerung gekoppelt zu werden, wobei der Antriebssignalgenerator ausgelegt ist, ein Antriebssignal an dem Antriebssignalausgang auf der Basis des Taktsignals, und ein Synchronisationssignal an dem Synchronisationssignalausgang zu erzeugen, wobei das Synchronisationssignal einen Flankenübergang aufweist, der einer vorherbestimmten Phase des Antriebssignals entspricht; und eine Kommunikationsschnittstellenschaltung, die eine erste Schnittstelle aufweist, welche ausgelegt ist, mit der Master-Steuerung gekoppelt zu werden, und eine zweite Schnittstelle, welche ausgelegt ist, mit dem Frequenzsteuereingang des Taktgenerators gekoppelt zu werden, wobei die Kommunikationsschnittstellenschaltung ausgelegt ist, eine Frequenz des Taktsignals über den Frequenzsteuereingang nach dem Empfang eines ersten Befehls von der Master-Steuerung zu erhöhen, und eine Frequenz des Taktsignals über den Frequenzsteuereingang nach dem Empfang eines zweiten Befehls von der Master-Steuerung zu verringern.
  • Beispiel 23. System von Beispiel 22, ferner umfassend die Master-Steuerung, wobei: die Master-Steuerung eine Zeitanalyseschaltung mit einem ersten Eingang, der mit dem Synchronisationssignalausgang der ersten Slave-Schaltung gekoppelt ist, und einem ersten Ausgang, der mit der ersten Schnittstelle der Kommunikationsschnittstellenschaltung der ersten Slave-Schaltung gekoppelt ist, umfasst; die Zeitanalyseschaltung ausgelegt ist, einen ersten Vergleich einer Zeitsteuerung eines Signals an dem ersten Eingang der Zeitanalyseschaltung mit einer Zeitsteuerung eines Referenzzeitsignals vorzunehmen; und die Zeitanalyseschaltung ausgelegt ist, den ersten Befehl und den zweiten Befehl an dem ersten Ausgang auf der Basis des ersten Vergleichs zu erzeugen.
  • Beispiel 24. Das System von Beispiel 23, wobei die Master-Steuerung ausgelegt ist, den Schaltungskreis zu deaktivieren, wenn das Signal an dem ersten Eingang der Zeitanalyseschaltung für eine vorherbestimmte Zeitspanne nicht empfangen wird.
  • Beispiel 25. Das System eines der Beispiele 23 oder 24, wobei die Zeitanalyseschaltung ferner einen zweiten Eingang, der ausgelegt ist, mit einem Synchronisationssignalausgang einer zweiten Slave-Schaltung gekoppelt zu sein, und einen zweiten Ausgang, der ausgelegt ist, mit einer ersten Schnittstelle einer Kommunikationsschnittstellenschaltung der zweiten Slave-Schaltung gekoppelt zu sein, umfasst; und die Zeitanalyseschaltung ferner ausgelegt ist, einen zweiten Vergleich einer Zeitsteuerung eines Signals an dem zweiten Eingang der Zeitanalyseschaltung mit der Zeitsteuerung des Referenzsignals vorzunehmen; und die Zeitanalyseschaltung ferner ausgelegt ist, den ersten Befehl und den zweiten Befehl an dem zweiten Ausgang auf der Basis des zweiten Vergleichs zu erzeugen.
  • Beispiel 26. Das System von Beispiel 25, wobei die Zeitanalyseschaltung ferner umfasst: eine erste Zeitdifferenz-Messschaltung mit einem ersten Eingang, der mit dem Synchronisationssignalausgang der ersten Slave-Schaltung gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang, der mit dem Referenzzeitsignal gekoppelt ist, wobei die erste Zeitdifferenz-Messschaltung ausgelegt ist, eine Zeitdifferenz zwischen dem Synchronisationssignal an dem Synchronisationssignalausgang der ersten Slave-Schaltung und dem Referenzzeitsignal zu messen; eine zweite Zeitdifferenz-Messschaltung mit einem ersten Eingang, der ausgelegt ist, mit dem Synchronisationssignalausgang der zweiten Slave-Schaltung gekoppelt zu sein, und einem zweiten Eingang, der mit dem Referenzzeitsignal gekoppelt ist, wobei die zweite Zeitdifferenz-Messschaltung ausgelegt ist, eine Zeitdifferenz zwischen dem Synchronisationssignal an dem Synchronisationssignalausgang der zweiten Slave-Schaltung und dem Referenzzeitsignal zu messen; und eine Befehlsgeneratorschaltung, die ausgelegt ist, den ersten Befehl und den zweiten Befehl an dem ersten Ausgang auf der Basis eines Ausgangs der ersten Zeitdifferenz-Messschaltung zu erzeugen, und den ersten Befehl und den zweiten Befehl an dem zweiten Ausgang auf der Basis eines Ausgangs der zweiten Zeitdifferenz-Messschaltung zu erzeugen.
  • Beispiel 27. Das System von Beispiel 26, wobei die erste Zeitdifferenz-Messschaltung einen ersten Phasendetektor aufweist, und die zweite Zeitdifferenz-Messschaltung einen zweiten Phasendetektor aufweist.
  • Beispiel 28. Das System eines der Beispiel 25 bis 27, ferner umfassend die zweite Slave-Schaltung.
  • Beispiel 29. Das System von Beispiel 28, wobei: die erste Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen ersten Motor über den Schaltungskreis zu steuern; und die zweite Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen zweiten Motor über einen weiteren Schaltungskreis zu steuern.
  • Beispiel 30. Das System von Beispiel 29, wobei die erste Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen ersten Satz von Motorwicklungen über den Schaltungskreis zu steuern; und die zweite Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen zweiten Satz von Motorwicklungen über einen weiteren Schaltungskreis zu steuern.
  • Beispiel 31. Das System von Beispiel 30, ferner umfassend: den Schaltungskreis und den weiteren Schaltungskreis; den ersten Motor, der mit dem Schaltungskreis gekoppelt ist, und den zweiten Motor, der mit dem weiteren Schaltungskreis gekoppelt ist; und eine Energieversorgungsschaltung, die einen Steuereingang aufweist, der mit der Master-Steuerung gekoppelt ist, einen ersten Energieausgang, der mit dem Schaltungskreis gekoppelt ist, und einen zweiten Energieausgang, der mit dem weiteren Schaltungskreis gekoppelt ist.
  • Beispiel 32. Das System von Beispiel 31, wobei die Master-Steuerung ausgelegt ist: den ersten Energieausgang der Energieversorgungsschaltung zu deaktivieren, wenn das Signal an dem ersten Eingang der Zeitanalyseschaltung nicht innerhalb einer ersten vorherbestimmten Zeitspanne empfangen wird; und den zweiten Energieausgang der Energieversorgungsschaltung zu deaktivieren, wenn das Signal an dem zweiten Eingang der Zeitanalyseschaltung nicht innerhalb einer zweiten vorherbestimmten Zeitspanne empfangen wird.
  • Beispiel 33. Das System eines der Beispiele 22 bis 32, wobei das Antriebssignal ein pulsbreitenmoduliertes Signal umfasst; und der Schaltungskreis einen Motorumrichter umfasst, der ausgelegt ist, mit einem Motor gekoppelt zu sein.
  • Beispiel 34. Das System eines der Beispiele 22 bis 33, ferner umfassend die Master-Steuerung, wobei die erste Slave-Schaltung ausgelegt ist, das Synchronisationssignal an die Master-Steuerung zu übertragen, und die Master-Steuerung ausgelegt ist, den ersten Befehl und den zweiten Befehl an die erste Slave-Schaltung unter Verwendung eines seriellen peripheren Schnittstellenkommunikationsprotokolls zu übertragen.
  • Beispiel 35. Das System eines der Beispiele 22 bis 34, ferner umfassend eine Verzögerungsschaltung, die einen Eingang aufweist, der mit dem mindestens einen von dem Taktsignalausgang, dem Antriebssignalausgang oder dem Synchronisationssignalausgang gekoppelt ist, wobei die Verzögerungsschaltung ausgelegt ist, eine vorherbestimmte Verzögerung zu liefern; und eine Messschaltung, die einen Auslöseausgang aufweist, der mit einem Ausgang der Verzögerungsschaltung gekoppelt ist, wobei die Messschaltung ausgelegt ist, eine Messung beim Empfang eines Auslösesignals an dem Auslöseeingang vorzunehmen.
  • Beispiel 36. Das System von Beispiel 35, wobei die erste Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen Motor über den Schaltungskreis zu steuern; und die Messschaltung ausgelegt ist, mindestens eines von einer Rotorposition des Motors oder einem Antriebsstrom des Motors zu messen. Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen die Fähigkeit, die Steuerung einer Vielzahl von Motoren derart zu synchronisieren, dass die Ströme, die an jeden Motor geliefert werden, einander nicht überlappen. Dies reduziert Spitzenstrompegel und ermöglicht, dass eine gemeinsame Energieversorgung verwendet wird, um den Motoren Energie zuzuführen. Eine solche gemeinsame Energieversorgung kann einen Spitzennennstrom aufweisen, der niedriger ist als der kombinierte Strom der Vielzahl von Motoren in einigen Ausführungsformen. Ein weiterer Vorteil von Ausführungsformen ist die Fähigkeit für eine Master-Steuerung und eine Vielzahl von Slave-Motorsteuerungen, unabhängig auf Systemfehler auf der Basis von empfangenen Befehlen zu überwachen. Wenn entweder die Master-Steuerung oder die Slave-Steuerung bestimmt, dass ein Systemfehler aufgetreten ist, kann oder können ein oder mehrere Motoren rasch gesperrt werden.
  • Ein weiterer Vorteil von Ausführungsformen umfasst die Verfügbarkeit des Gesamtsystems, auch wenn ein Motor ausfällt und ausgeschaltet werden muss.
  • Obwohl diese Erfindung mit Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie anderer Ausführungsformen der Erfindung sind für Fachleute unter Bezugnahme auf die Beschreibung ersichtlich. Daher sollen die beigeschlossenen Ansprüche alle derartigen Modifikationen oder Ausführungsformen umfassen.

Claims (20)

  1. Verfahren, umfassend: Erzeugen eines Taktsignals; Erzeugen eines Schaltsignals auf der Basis des Taktsignals; Erzeugen eines Synchronisationssignals mit einem Flankenübergang entsprechend einer vorherbestimmten Phase des Schaltsignals; Übertragen des Synchronisationssignals an eine Master-Steuerung; Empfangen eines Frequenzeinstellbefehls von der Master-Steuerung auf der Basis des übertragenen Synchronisationssignals; und Einstellen einer Frequenz des Taktsignals auf der Basis des Frequenzeinstellbefehls.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Frequenzeinstellbefehl einen ersten Frequenzeinstellbefehl und einen zweiten Frequenzeinstellbefehl umfasst; und das Einstellen der Frequenz des Taktsignals umfasst: Erhöhen der Frequenz des Taktsignals um einen ersten vorherbestimmten Betrag beim Empfang des ersten Frequenzeinstellbefehls, und Verringern der Frequenz des Taktsignals um einen zweiten vorherbestimmten Betrag beim Empfang des zweiten Frequenzeinstellbefehls.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Deaktivieren des Schaltsignals, wenn ein Befehl von der Master-Steuerung für eine erste vorherbestimmte Zeitspanne nicht empfangen wurde.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das Erzeugen des Taktsignals ein Erzeugen eines ersten Frequenzsignals unter Verwendung eines Oszillators, und Teilen einer Frequenz des ersten Frequenzsignals unter Verwendung eines Frequenzteilers umfasst, um das Taktsignal zu erzeugen; und das Einstellen der Frequenz des Taktsignals ein Modifizieren eines Teilungsverhältnisses des Frequenzteilers umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: Empfangen eines Schaltzeitbefehls von der Master-Steuerung, der eine Schaltzeit des Schaltsignals anzeigt; und Einstellen einer Schaltzeit des Schaltsignals auf der Basis des empfangenen Schaltzeitbefehls.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei: das Erzeugen des Schaltsignals ein Erzeugen eines pulsbreitenmodulierten Signals umfasst; der Schaltzeitbefehl einen Arbeitszyklusbefehl umfasst; und das Einstellen einer Schaltzeit des Schaltsignals ein Einstellen eines Arbeitszyklus des pulsbreitenmodulierten Signals auf der Basis des Arbeitszyklusbefehls umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei: das pulsbreitenmodulierte Signal ein dreiphasiges pulsbreitenmoduliertes Signal umfasst; und das Verfahren ferner ein Treiben eines Motors mit dem dreiphasigen pulsbreitenmodulierten Signal umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Messen einer Rotorposition des Motors zu einer ersten vorherbestimmten Zeitverzögerung nach einer Flanke des Taktsignals oder nach einer Flanke des Schaltsignals oder nach einer Flanke des Synchronisationssignals; und Messen eines Antriebsstroms des Motors zu einer zweiten vorherbestimmten Zeitverzögerung nach der Flanke des Taktsignals oder nach der Flanke des Synchronisationssignals.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend ein Erzeugen eines ersten Auslösesignals, wobei das Erzeugen des ersten Auslösesignals ein Verzögern von mindestens einem von dem Taktsignal, dem Schaltsignal oder dem Synchronisationssignal um eine erste vorherbestimmte Verzögerungszeit umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Erzeugen eines zweiten Auslösesignals, wobei das Erzeugen des zweiten Auslösesignals ein Verzögern von mindestens einem von dem Taktsignal, dem Schaltsignal oder dem Synchronisationssignal um eine zweite vorherbestimmte Verzögerungszeit umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Vornehmen einer ersten Messung beim Empfang des ersten Auslösesignals; und Vornehmen einer zweiten Messung beim Empfang des zweiten Auslösesignals.
  12. Treiberschaltung, umfassend: einen Taktgenerator, der ausgelegt ist, ein Taktsignal zu erzeugen; einen Schaltertreibersignal-Generator, der ausgelegt ist, ein Schaltsignal auf der Basis des Taktsignals und ein Synchronisationssignal mit einem Flankenübergang, synchronisiert mit einer vorherbestimmten Phase des Schaltsignals, zu erzeugen; und eine Schnittstellenschaltung, welche ausgelegt ist, mit einer externen Master-Steuerung gekoppelt zu werden, die extern von der Treiberschaltung ist, wobei die Schnittstellenschaltung ausgelegt ist, das Synchronisationssignal an die externe Master-Steuerung zu übertragen und eine Frequenz des Taktsignals auf der Basis eines Frequenzeinstellbefehls einzustellen, der von der externen Master-Steuerung empfangen wird.
  13. Treiberschaltung nach Anspruch 12, wobei der Taktgenerator umfasst: einen Oszillator; und einen programmierbaren Teiler mit einem Eingang, der mit dem Oszillator gekoppelt ist, und einem Ausgang, der mit einem Taktausgang des Taktgenerators gekoppelt ist, wobei die Schnittstellenschaltung ferner ausgelegt ist, die Frequenz des Taktsignals einzustellen, das von dem Taktgenerator erzeugt wird, indem ein Teilungsverhältnis des programmierbaren Teilers eingestellt wird.
  14. Treiberschaltung nach Anspruch 13, wobei der programmierbare Teiler einen Teiler mit Pulsunterdrückung umfasst, und/oder wobei der Oszillator einen RC-Oszillator umfasst.
  15. Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner umfassend eine erste Verzögerungsschaltung, die mit einem Ausgang des Taktgenerators gekoppelt ist, wobei die erste Verzögerungsschaltung ausgelegt ist, das Taktsignal um eine erste vorherbestimmte Verzögerung zu verzögern, um ein erstes Auslösesignal zu erzeugen, und gegebenenfalls ferner umfassend eine zweite Verzögerungsschaltung, die mit der Schnittstellenschaltung gekoppelt ist, wobei die zweite Verzögerungsschaltung ausgelegt ist, das Synchronisationssignal um eine zweite vorherbestimmte Verzögerung zu verzögern, um ein zweites Auslösesignal zu erzeugen.
  16. Treiberschaltung nach Anspruch 15, ferner umfassend: eine erste Messschaltung, die ausgelegt ist, eine erste Messung beim Empfang des ersten Auslösesignals vorzunehmen; und eine zweite Messschaltung, die ausgelegt ist, eine zweite Messung beim Empfang des zweiten Auslösesignals vorzunehmen.
  17. Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Treiberschaltung ausgelegt ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorzunehmen.
  18. System, umfassend: eine erste Slave-Schaltung, umfassend die Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Schnittstellenschaltung der Treiberschaltung eine erste Schnittstelle, die ausgelegt ist, mit der Master-Steuerung gekoppelt zu sein, und eine zweite Schnittstelle, die ausgelegt ist, mit dem Frequenzsteuereingang des Taktgenerators gekoppelt zu sein, umfasst, wobei die Schnittstellenschaltung ausgelegt ist, eine Frequenz des Taktsignals über den Frequenzsteuereingang nach dem Empfang eines ersten Befehls von der Master-Steuerung zu erhöhen, und eine Frequenz des Taktsignals über den Frequenzsteuereingang nach dem Empfang eines zweiten Befehls von der Master-Steuerung zu verringern, und das System ferner die Master-Steuerung umfasst, wobei: die Master-Steuerung eine Zeitanalyseschaltung mit einem ersten Eingang, der mit dem Synchronisationssignalausgang der ersten Slave-Schaltung gekoppelt ist, und einem ersten Ausgang, der mit der ersten Schnittstelle der Kommunikationsschnittstellenschaltung der ersten Slave-Schaltung gekoppelt ist, umfasst; die Zeitanalyseschaltung ausgelegt ist, einen ersten Vergleich einer Zeitsteuerung eines Signals an dem ersten Eingang der Zeitanalyseschaltung mit einer Zeitsteuerung eines Referenzzeitsignals vorzunehmen; und die Zeitanalyseschaltung ausgelegt ist, den ersten Befehl und den zweiten Befehl an dem ersten Ausgang auf der Basis des ersten Vergleichs zu erzeugen.
  19. System nach Anspruch 18, wobei die Master-Steuerung ausgelegt ist, den Schaltungskreis zu deaktivieren, wenn das Signal an dem ersten Eingang der Zeitanalyseschaltung für eine vorherbestimmte Zeitspanne nicht empfangen wird, und wobei: die Zeitanalyseschaltung ferner einen zweiten Eingang, der ausgelegt ist, mit einem Synchronisationssignalausgang einer zweiten Slave-Schaltung gekoppelt zu sein, und einen zweiten Ausgang, der ausgelegt ist, mit einer ersten Schnittstelle einer Kommunikationsschnittstellenschaltung der zweiten Slave-Schaltung gekoppelt zu sein, umfasst; die Zeitanalyseschaltung ferner ausgelegt ist, einen zweiten Vergleich einer Zeitsteuerung eines Signals an dem zweiten Eingang der Zeitanalyseschaltung mit der Zeitsteuerung des Referenzzeitsignals vorzunehmen; und die Zeitanalyseschaltung ferner ausgelegt ist, den ersten Befehl und den zweiten Befehl an dem zweiten Ausgang auf der Basis des zweiten Vergleichs zu erzeugen, und/oder die Zeitanalyseschaltung gegebenenfalls ferner umfasst: eine erste Zeitdifferenz-Messschaltung mit einem ersten Eingang, der mit dem Synchronisationssignalausgang der ersten Slave-Schaltung gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang, der mit dem Referenzzeitsignal gekoppelt ist, wobei die erste Zeitdifferenz-Messschaltung ausgelegt ist, eine Zeitdifferenz zwischen dem Synchronisationssignal an dem Synchronisationssignalausgang der ersten Slave-Schaltung und dem Referenzzeitsignal zu messen; eine zweite Zeitdifferenz-Messschaltung mit einem ersten Eingang, der ausgelegt ist, mit dem Synchronisationssignalausgang der zweiten Slave-Schaltung gekoppelt zu sein, und einem zweiten Eingang, der mit dem Referenzzeitsignal gekoppelt ist, wobei die zweite Zeitdifferenz-Messschaltung ausgelegt ist, eine Zeitdifferenz zwischen dem Synchronisationssignal an dem Synchronisationssignalausgang der zweiten Slave-Schaltung und dem Referenzzeitsignal zu messen; und eine Befehlsgeneratorschaltung, die ausgelegt ist, den ersten Befehl und den zweiten Befehl an dem ersten Ausgang auf der Basis eines Ausgangs der ersten Zeitdifferenz-Messschaltung zu erzeugen, und den ersten Befehl und den zweiten Befehl an dem zweiten Ausgang auf der Basis eines Ausgangs der zweiten Zeitdifferenz-Messschaltung zu erzeugen, wobei ferner gegebenenfalls die erste Zeitdifferenz-Messschaltung einen ersten Phasendetektor aufweist, und die zweite Zeitdifferenz-Messschaltung einen zweiten Phasendetektor aufweist.
  20. System nach Anspruch 19, ferner umfassend die zweite Slave-Schaltung, wobei: die erste Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen ersten Motor über den Schaltungskreis zu steuern; und die zweite Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen zweiten Motor über einen weiteren Schaltungskreis zu steuern, wobei insbesondere: die erste Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen ersten Satz von Motorwicklungen über den Schaltungskreis zu steuern; und die zweite Slave-Schaltung ausgelegt ist, einen zweiten Satz von Motorwicklungen über einen weiteren Schaltungskreis zu steuern.
DE102018115575.1A 2017-07-07 2018-06-28 Verfahren, Treiberschaltung und System zur Synchronisation eines Schaltsignals Pending DE102018115575A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762529898P 2017-07-07 2017-07-07
US62/529,898 2017-07-07
US16/003,944 2018-06-08
US16/003,944 US11539313B2 (en) 2017-07-07 2018-06-08 System and method of synchronizing a switching signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018115575A1 true DE102018115575A1 (de) 2019-01-10

Family

ID=64666480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018115575.1A Pending DE102018115575A1 (de) 2017-07-07 2018-06-28 Verfahren, Treiberschaltung und System zur Synchronisation eines Schaltsignals

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11539313B2 (de)
JP (1) JP6619057B2 (de)
CN (1) CN109217740B (de)
DE (1) DE102018115575A1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6380432B2 (ja) * 2016-03-14 2018-08-29 オムロン株式会社 モータ制御システム、モータ制御装置、プログラムおよび記録媒体
JP7010081B2 (ja) * 2018-03-15 2022-01-26 株式会社デンソー モータ制御装置、及び、モータ駆動システム
US10761641B2 (en) * 2018-06-29 2020-09-01 Intel Corporation Dynamic on-demand joint processing of touch sensor data from multiple independent touch sensors at an electronic circuit
US11144031B2 (en) * 2018-07-08 2021-10-12 Insight Robotics Limited System and method for reliable controller
CN110109643B (zh) * 2019-03-14 2022-09-23 恒玄科技(上海)股份有限公司 一种无晶振的usb音频终端片上系统及同步时钟校准方法
US10887074B1 (en) * 2019-08-02 2021-01-05 Infineon Technologies Ag Full duplex communication using edge timing in a signal
CN110868110B (zh) * 2019-12-20 2021-09-07 绍兴市上虞区理工高等研究院 一种永磁同步电机控制方法及其控制系统
US11137794B2 (en) 2020-01-06 2021-10-05 Woodward, Inc. Systems and methods for synchronization of multiple processors
CN111953469B (zh) * 2020-07-21 2023-03-24 季华实验室 一种伺服驱动器与Ethercat DC时钟的同步方法、装置及电子设备
CN111884493B (zh) * 2020-08-14 2021-06-15 四川英杰电气股份有限公司 一种多电源的主从式多机通信方法及多电源系统
DE102020124496A1 (de) * 2020-09-21 2022-03-24 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben von wenigstens zwei mit einem Gleichstromnetzwerk verbundenen Wechselrichtern und Kraftfahrzeug
TWM618029U (zh) * 2021-03-03 2021-10-11 擎宏電子企業有限公司 直流交流電源供應器多台並聯之台與台同步及錯相系統
US11533013B1 (en) * 2021-07-29 2022-12-20 Rivian Ip Holdings, Llc Pulse width modulation clock synchronization
TWI821727B (zh) * 2021-08-18 2023-11-11 茂達電子股份有限公司 馬達驅動系統
WO2023135741A1 (ja) * 2022-01-14 2023-07-20 三菱電機株式会社 可変速駆動装置、これを有する送風機および冷凍サイクル装置ならびに駆動制御方法
CN114448293B (zh) * 2022-04-06 2022-07-05 中汽创智科技有限公司 电机同步控制方法、系统、车辆及存储介质
CN114744921B (zh) * 2022-06-10 2022-11-11 深圳市助尔达电子科技有限公司 一种智能电源适配器系统
TWI814515B (zh) * 2022-08-03 2023-09-01 茂達電子股份有限公司 馬達換相測試電路

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6646953B1 (en) * 2000-07-06 2003-11-11 Rambus Inc. Single-clock, strobeless signaling system
US6586898B2 (en) * 2001-05-01 2003-07-01 Magnon Engineering, Inc. Systems and methods of electric motor control
JP2002345252A (ja) 2001-05-17 2002-11-29 Meidensha Corp 複数台の電力変換装置の運転方法とその装置
JP2003134834A (ja) 2001-10-23 2003-05-09 Hitachi Ltd インバータ制御装置
US6864646B2 (en) * 2003-02-14 2005-03-08 General Motors Corporation Multiple inverter system with low power bus ripples and method therefor
EP2426024B1 (de) * 2009-04-27 2015-03-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid-pkw und steuerverfahren dafür
US8751081B2 (en) * 2009-05-19 2014-06-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle and control method thereof
CN102497141B (zh) * 2011-12-06 2014-07-02 北京特种机械研究所 大功率交流伺服驱动器大扭矩启动方法
US8710873B2 (en) * 2012-06-30 2014-04-29 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a driver circuit with a referenced control signal
JP6210187B2 (ja) * 2012-10-23 2017-10-11 セイコーエプソン株式会社 集積回路装置、物理量測定装置、電子機器および移動体
JP6522883B2 (ja) 2014-03-27 2019-05-29 株式会社ダイヘン 通信機能を備えた装置、インバータ装置、および、これらの装置が他の装置と通信を開始する方法
JP6358859B2 (ja) 2014-06-04 2018-07-18 東芝機械株式会社 インバータ発電システム及びインバータ発電装置
US9244485B1 (en) * 2014-07-25 2016-01-26 Infineon Technologies Ag High frequency oscillator with spread spectrum clock generation
EP3093969A1 (de) * 2015-05-15 2016-11-16 Zentrum Mikroelektronik Dresden AG Schaltstromwandler mit verbesserter synchronisation einer pulsweitenmodulationsschaltfrequenz

Also Published As

Publication number Publication date
JP6619057B2 (ja) 2019-12-11
US20190013748A1 (en) 2019-01-10
JP2019017241A (ja) 2019-01-31
US11539313B2 (en) 2022-12-27
CN109217740A (zh) 2019-01-15
CN109217740B (zh) 2024-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018115575A1 (de) Verfahren, Treiberschaltung und System zur Synchronisation eines Schaltsignals
DE102004059151B4 (de) Steuervorrichtung für einen Generator eines Kraftfahrzeuges mit mindestens zwei Kommunikationsanschlüssen
DE102015223785B4 (de) System und Verfahren für ein Energiemanagement
DE202009009853U1 (de) System zum korrekten Erhöhen von Stromaufteilung
DE202009009856U1 (de) Aktive Droop-Strom-Aufteilung
DE202009009855U1 (de) Hinzufügen und Entfernen von Phasen bei der Stromaufteilung
DE102010024234A1 (de) Sicherheitsgerät und Leistungsumformer
DE112019000868T5 (de) Mehrphasiger parallelisierbarer abwärtsregler mit konstanter einschaltdauer mit durch welligkeitseinspeisung sichergestellter phasenverschachtelung
DE102014112194B4 (de) Controller für einen Elektromotor und Verfahren dafür
DE102017111776A1 (de) Synchronisation von internen Oszillatoren von Komponenten, die einen Kommunikationsbus teilen
DE112017003492T5 (de) Motorsteuerungsvorrichtung, Motorantriebssystem und Motorsteuerungsverfahren
DE102014004974A1 (de) Motorsteuerung mit Stromausfallmaßnahmen
DE102012108958A1 (de) Verfahren zum Trimmen eines einstellbaren Oszillators zur Anpassung an einen CAN-Bus und CAN-Bus-Kommunikationssteuerung
DE102009028905A1 (de) Multi-Prozessor Steuerung für einen Wandler in einer elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug
DE102019203339B4 (de) Motorsteuervorrichtung und Motorantriebssystem
DE19852457C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Phasendrehung in einem Phasenregelkreis
EP3172821B1 (de) Leistungselektronisches system zum betreiben einer last und verfahren zur synchronisation von leistungsmodulen
DE102013106497A1 (de) Hierarchie-Vorrichtung zur Anpassung der Datenübertragungsgeschwindigkeit nach kompletter Vorbereitung des Motorantriebs
DE102017128507A1 (de) Erzeugung einer Radarwellenform mit mehreren Modulationselementen
DE102012023350B4 (de) Systeme, Schaltungen und ein Verfahren zum Erzeugen einer konfigurierbaren Rückmeldung
DE102013013848B4 (de) Datenkommunikationsvorrichtung, die zur Steuerung eines Motors eine serielle Kommunikation ausführt
DE102014110673A1 (de) Antriebsstrangsteuerung
EP1038357A2 (de) A/d-wandler
DE112016006679B4 (de) Steuerungsvorrichtung und Recovery-Verarbeitungsverfahren für Steuerungsvorrichtung
DE102018203117A1 (de) Radarsensorsystem und Verfahren zum Betreiben eines Radarsensorsystems

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed